李 智,郭勤强,杨 勇,潘一硕,金克飞,林佶鹏

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院; 2.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院)

引 言

尾砂作为矿产资源开发过程中产生的一种固体废弃物,目前约有50 %的尾砂被用于矿山井下充填[1],以解决采场地压控制、地表沉陷及尾砂地表堆存等问题。近年来,为拓宽尾砂的处理利用方式,一些学者在充填采矿的基础上提出了尾砂胶结排放技术[2],即在尾砂中添加少量胶凝材料并按比例加入水后制成料浆,使其固结体具备一定强度,用于露天开采矿坑的生态复垦或地表地面塌陷区的处置等。

水泥作为目前应用范围最广泛、应用时间最早的胶凝材料之一,在尾砂处置利用过程中被广泛使用,但其并不具备成本优势。相关数据表明,水泥成本占矿山总充填成本的70 %～80 %,严重制约了尾砂处置利用技术的推广[3-4]。因此,许多矿业学者致力于将具有一定胶凝性能的工业副产品作为基础材料,经过特殊处理后,合理配比成可以达到工程需求的新型胶凝材料,用于代替或者部分代替水泥,从而达到降低胶凝材料成本和废物利用的双重目标,常见的这类材料包括赤泥、矿渣、粉煤灰等[5-8]。矿渣是在钢铁炼制过程中产生的经物理和化学激发后具有一定胶结性能的工业副产品,中国有大量的矿渣被闲置[9-10]。经机械激发的矿渣能够填充于尾砂颗粒的孔隙中,起到改善胶结体孔隙结构的作用,在一定程度上可以提高充填体强度[11-12]。……