D0:10.13374.issn1001-053x2012.03.006 第34卷第3期 北京科技大学学报 Vol.34 No.3 2012年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2012 烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 黄 迪1,2) 倪文)回祝丽萍) 1)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083 2)北京中治治金设备研究设计总院有限公司，北京100029 ☒通信作者，E-mail:niwent@ces.ustb.edu.cm 摘要为了解决全尾砂、赤泥大量堆积产生的环境问题，实验采用烧结法赤泥、全尾砂等固体废弃物制备矿山充填料.结果 表明：胶结剂的优化配比为赤泥49.2%+矿渣32.8%+熟料10%+石膏8%：充填料强度随着全尾砂摻量的增加而急剧下 降：试块在水化初期即出现钙矾石、C-$H凝胶，这些水化产物对早期强度的提高有很大帮助：差式扫描-热重分析表明试块 在水化初期即可固结大量水，烧结法赤泥全尾砂胶结充填料具有早期强度高、固结水量大以及大量利用废料等特点，可满足 目前矿山充填的需要 关键词赤泥：烧结：尾砂：废弃物利用：水化作用：钙矾石 分类号TD853.3 Paste backfilling material prepared with red mud from sintering process and unclassified tailings HUANG Di2,MWen》回，ZHU Li-ping' 1)Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines (Ministry of Education of China),University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083,China 2)Beijing Metallurgical Equipment Research Design Co.Ltd.of MCC Group,Beijing 100029,China Corresponding author,E-mail:niwen@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT To solve the problems of environmental pollution brought by the stockpiling of unclassified tailings and red mud,a mine backfilling material was prepared with red mud from sintering process,unclassified tailings and other solid wastes.The experimental results show that the optimal mass proportions of the cementing agent are red mud 49.2%,slag 32.8%,clinker aggregate 10%,and plaster 8%:the strength of the backfilling material block reduces sharply with the increase of the unclassified tailings addition:the hydration products of ettringite and C-S-H gel generated in the test block at the early stage of hydration help for the early strength. Differential scanning calorimetry-thermo gravimetric (DSC-TG)analysis shows that the test block concretes lots of water at the early stage.The prepared paste backfilling material has the characteristic of high early strength,large water concretion,high quantity wastes utilization,etc.,and it can meet the requirement of mine backfilling. KEY WORDS red mud;sintering:tailings:waste utilization:hydration:ettringite 全尾砂胶结充填采矿法是一种利用不经分级的 本胶凝材料作为水泥代替品的研究己成为国内外胶 全部尾矿进行胶结充填采矿的方法，能高效利用矿 结充填采矿的研究热点).赤泥胶结充填料是结 山的全部尾矿，因此逐渐被国内各大矿山所采 合矿山充填量大、强度要求低的特点，利用赤泥的活 用口.水泥是全尾砂胶结充填料中常用的胶结 性，研究开发出的一种新的低成本充填材料圆.我 剂回，但在长期实践中发现水泥存在水灰比小、灰 国年产赤泥约3000万t,且大部分处于堆积状态， 砂比高及高浓度充填时混合物流动性差、成本较高 己成为铝行业的主要固体废物0.由于烧结法的 等问题，难以满足井下充填的要求0.目前将低成 特殊生产过程，赤泥在化学成分、颗粒级配等方面具 收稿日期：2011-05-04 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51074018)
第 34 卷 第 3 期 2012 年 3 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 3 Mar． 2012 烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 黄 迪1，2) 倪 文1) 祝丽萍1) 1) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 2) 北京中冶冶金设备研究设计总院有限公司，北京 100029 通信作者，E-mail: niwen@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 为了解决全尾砂、赤泥大量堆积产生的环境问题，实验采用烧结法赤泥、全尾砂等固体废弃物制备矿山充填料． 结果 表明: 胶结剂的优化配比为赤泥 49. 2% + 矿渣 32. 8% + 熟料 10% + 石膏 8% ; 充填料强度随着全尾砂掺量的增加而急剧下 降; 试块在水化初期即出现钙矾石、C--S--H 凝胶，这些水化产物对早期强度的提高有很大帮助; 差式扫描 － 热重分析表明试块 在水化初期即可固结大量水． 烧结法赤泥全尾砂胶结充填料具有早期强度高、固结水量大以及大量利用废料等特点，可满足 目前矿山充填的需要． 关键词 赤泥; 烧结; 尾砂; 废弃物利用; 水化作用; 钙矾石 分类号 TD853. 3 Paste backfilling material prepared with red mud from sintering process and unclassified tailings HUANG Di 1，2) ，NI Wen1) ，ZHU Li-ping1) 1) Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines ( Ministry of Education of China) ，University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083，China 2) Beijing Metallurgical Equipment Research ＆ Design Co． Ltd． of MCC Group，Beijing 100029，China Corresponding author，E-mail: niwen@ ces． ustb． edu． cn ABSTRACT To solve the problems of environmental pollution brought by the stockpiling of unclassified tailings and red mud，a mine backfilling material was prepared with red mud from sintering process，unclassified tailings and other solid wastes． The experimental results show that the optimal mass proportions of the cementing agent are red mud 49. 2% ，slag 32. 8% ，clinker aggregate 10% ，and plaster 8% ; the strength of the backfilling material block reduces sharply with the increase of the unclassified tailings addition; the hydration products of ettringite and C-S-H gel generated in the test block at the early stage of hydration help for the early strength． Differential scanning calorimetry-thermo gravimetric ( DSC-TG) analysis shows that the test block concretes lots of water at the early stage． The prepared paste backfilling material has the characteristic of high early strength，large water concretion，high quantity wastes utilization，etc． ，and it can meet the requirement of mine backfilling． KEY WORDS red mud; sintering; tailings; waste utilization; hydration; ettringite 收稿日期: 2011--05--04 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51074018) 全尾砂胶结充填采矿法是一种利用不经分级的 全部尾矿进行胶结充填采矿的方法，能高效利用矿 山的 全 部 尾 矿，因此逐渐被国内各大矿山所采 用［1］． 水泥是全尾砂胶结充填料中常用的胶结 剂［2］，但在长期实践中发现水泥存在水灰比小、灰 砂比高及高浓度充填时混合物流动性差、成本较高 等问题，难以满足井下充填的要求［1］． 目前将低成 本胶凝材料作为水泥代替品的研究已成为国内外胶 结充填采矿的研究热点［3--7］． 赤泥胶结充填料是结 合矿山充填量大、强度要求低的特点，利用赤泥的活 性，研究开发出的一种新的低成本充填材料［8］． 我 国年产赤泥约 3 000 万 t，且大部分处于堆积状态， 已成为铝行业的主要固体废物［9--10］． 由于烧结法的 特殊生产过程，赤泥在化学成分、颗粒级配等方面具 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.03.006
第3期 黄迪等：烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 ·247· 有许多可供矿山充填料利用的特性0山.将烧结法 比优化实验使该充填材料达到早期强度高、固结水 赤泥用于矿山充填的研究已有报道.山东铝业公司 量大和大量利用固体废弃物的目标 与长沙矿山研究院合作研究出以烧结法赤泥、粉煤 1实验材料及方法 灰和石灰混合制得充填材料，并在湖田铝矿进行了 工业化试验网：但该充填材料并未大量利用全尾 1.1实验材料 砂，且充填料早期强度低.笔者将烧结法赤泥、全尾 烧结法赤泥取自山东铝业公司露天赤泥堆场， 砂等固体废弃物制备成矿山充填料，以期解决这一 化学成分如表1所示.对粉磨后的烧结法赤泥进行 问题.通过添加激发剂使赤泥获得满足采矿工艺要 X射线衍射(XRD)分析，如图1所示.从图1中可 求的胶结强度，同时添加矿渣，利用赤泥的碱性激发 以看出赤泥中的结晶态物质主要为方解石、钙钛矿、 矿渣活性，达到提高早期强度的目的.最终通过配 水合硅铝酸钙、高岭石和铁堇青石等 表1主要原料化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of main raw materials % 样品 SiO2 Fe203 FeO Cao Al203 Mgo K20 Na20 TiO2 烧失量 赤泥 15.59 11.58 0.36 33.07 8.07 1.68 0.30 3.15 2.86 23.17 矿渣 32.70 0.40 38.79 15.40 8.97 0.36 0.23 0.65 0.76 熟料 22.50 3.43 66.30 4.86 0.83 0.81 全尾砂 69.52 8.13 4.14 7.44 3.72 1.97 1.38 2.51 3000 1一碳酸钙 750 2一钙钛矿 A一石英 2500 3一水化硅铝酸钙 B一赤铁矿 水钙铝榴石 5铁节青石 8500 1000 家250 B A 4050 607080 20 0 40 50 60 70 80 209 289 图1烧结法赤泥的X射线衍射谱 图2鞍钢齐大山尾矿X射线衍射谱 Fig.I XRD pattem of red mud from sintering process Fig.2 XRD patter of tailings from Qidashan 水淬高炉矿渣取自首钢的水淬高炉矿渣，颜色 表2全尾砂的物理性质 呈灰白色.化学成分如表1所示.对磨细的水淬高 Table 2 Physical properties of unclassified tailings 炉矿渣进行X射线衍射分析表明，该水淬高炉矿渣 粒径分布/% 真密度/堆积密度/孔隙 物相组成以玻璃态为主，未见其他明显的结晶相. 0.08mm0.315mm0.63mm(g*cm-)(g*cm-3) 率/% 实验使用的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料， 44.05 88.2094.612.744 1.507 45 由冀东水泥厂生产，其化学成分如表1所示 脱硫石膏为北京石景山电厂湿法脱硫排出的工 约44%的尾砂颗粒粒径小于0.08mm. 业废物，X射线衍射分析结果表明其主要物相是 1.2实验方法 CaS042H,0,未见其他结晶相. 取烧结法赤泥、矿渣、水泥熟料和脱硫石膏，在 全尾砂为鞍钢齐大山尾矿库未经分级的尾矿， 100℃的烘箱内连续烘干4h以上，保证物料中水的 属于磁铁石英岩型铁矿中的氧化矿石经选矿后排出 质量分数≤1%，烘干后用1.5kW的实验磨(SM 的固体废弃物，化学成分如表1所示，X射线衍射分 500mm×500mm)磨细，赤泥和矿渣磨细至比表面 析如图2所示，物理特性如表2所示.从表1可以 积大于1000cm2·g-1后备用，脱硫石膏和水泥熟料 看出，尾砂的主要化学成分是Si02和Fe203;图2表 磨细至比表面积大于500cm2·g1后备用.混合料 明该尾砂矿物组成主要为石英和赤铁矿：从表2可 作为胶结剂，全尾砂作为骨料，胶结剂与全尾砂的总 以看出，大约94%的尾砂颗粒粒径小于0.63mm,大 质量为2000g,将这些原料按一定比例加水混合搅
第 3 期 黄 迪等: 烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 有许多可供矿山充填料利用的特性［9，11］． 将烧结法 赤泥用于矿山充填的研究已有报道． 山东铝业公司 与长沙矿山研究院合作研究出以烧结法赤泥、粉煤 灰和石灰混合制得充填材料，并在湖田铝矿进行了 工业化试验［12］; 但该充填材料并未大量利用全尾 砂，且充填料早期强度低． 笔者将烧结法赤泥、全尾 砂等固体废弃物制备成矿山充填料，以期解决这一 问题． 通过添加激发剂使赤泥获得满足采矿工艺要 求的胶结强度，同时添加矿渣，利用赤泥的碱性激发 矿渣活性，达到提高早期强度的目的． 最终通过配 比优化实验使该充填材料达到早期强度高、固结水 量大和大量利用固体废弃物的目标． 1 实验材料及方法 1. 1 实验材料 烧结法赤泥取自山东铝业公司露天赤泥堆场， 化学成分如表 1 所示． 对粉磨后的烧结法赤泥进行 X 射线衍射( XRD) 分析，如图 1 所示． 从图 1 中可 以看出赤泥中的结晶态物质主要为方解石、钙钛矿、 水合硅铝酸钙、高岭石和铁堇青石等． 表 1 主要原料化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of main raw materials % 样品 SiO2 Fe2O3 FeO CaO Al2O3 MgO K2O Na2O TiO2 烧失量 赤泥 15. 59 11. 58 0. 36 33. 07 8. 07 1. 68 0. 30 3. 15 2. 86 23. 17 矿渣 32. 70 0. 40 — 38. 79 15. 40 8. 97 0. 36 0. 23 0. 65 0. 76 熟料 22. 50 3. 43 — 66. 30 4. 86 0. 83 — — 0. 81 — 全尾砂 69. 52 8. 13 — 4. 14 7. 44 3. 72 1. 97 1. 38 — 2. 51 图 1 烧结法赤泥的 X 射线衍射谱 Fig． 1 XRD pattern of red mud from sintering process 水淬高炉矿渣取自首钢的水淬高炉矿渣，颜色 呈灰白色． 化学成分如表 1 所示． 对磨细的水淬高 炉矿渣进行 X 射线衍射分析表明，该水淬高炉矿渣 物相组成以玻璃态为主，未见其他明显的结晶相． 实验使用的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料， 由冀东水泥厂生产，其化学成分如表 1 所示． 脱硫石膏为北京石景山电厂湿法脱硫排出的工 业废物，X 射线衍射分析结果表明其主要物相是 CaSO4 ·2H2O，未见其他结晶相． 全尾砂为鞍钢齐大山尾矿库未经分级的尾矿， 属于磁铁石英岩型铁矿中的氧化矿石经选矿后排出 的固体废弃物，化学成分如表 1 所示，X 射线衍射分 析如图 2 所示，物理特性如表 2 所示． 从表 1 可以 看出，尾砂的主要化学成分是 SiO2和 Fe2O3 ; 图 2 表 明该尾砂矿物组成主要为石英和赤铁矿; 从表 2 可 以看出，大约 94% 的尾砂颗粒粒径小于 0. 63 mm，大 图 2 鞍钢齐大山尾矿 X 射线衍射谱 Fig． 2 XRD pattern of tailings from Qidashan 表 2 全尾砂的物理性质 Table 2 Physical properties of unclassified tailings 粒径分布/% 0. 08 mm 0. 315 mm 0. 63 mm 真密度/ ( g·cm － 3 ) 堆积密度/ ( g·cm － 3 ) 孔隙 率/% 44. 05 88. 20 94. 61 2. 744 1. 507 45 约 44% 的尾砂颗粒粒径小于 0. 08 mm． 1. 2 实验方法 取烧结法赤泥、矿渣、水泥熟料和脱硫石膏，在 100 ℃的烘箱内连续烘干 4 h 以上，保证物料中水的 质量分数≤1% ，烘干后用 1. 5 kW 的实验磨( SM 500 mm × 500 mm) 磨细，赤泥和矿渣磨细至比表面 积大于 1 000 cm2 ·g － 1 后备用，脱硫石膏和水泥熟料 磨细至比表面积大于 500 cm2 ·g － 1 后备用． 混合料 作为胶结剂，全尾砂作为骨料，胶结剂与全尾砂的总 质量为 2 000 g，将这些原料按一定比例加水混合搅 ·247·
·248· 北京科技大学学报 第34卷 拌，注模再振捣密实.在标准养护箱（温度为20± 1℃，相对湿度为90%以上)中放置24h后脱模，脱 1.6 14 模后的试块在室温下泡水养护，最后对试块1d、3d 和7d这三个期龄进行强度测试及微观结构和组分 1.0 分析. 0.8 实验所涉及的强度实验方法均按照GB/ 票06 T17671一1999测定；混磨物料比表面积采用GB/ 0.4 T8074一1987《水泥比表面积测定方法（勃氏法)》 0.2 49 5153 55 测定：X射线衍射分析使用日本理学Rigaku D./Max- 赤泥摻量% RC粉晶X射线衍射仪，CuK.(入=0.15418nm),管 图3赤泥掺量对充填料试块抗折强度的影响 电压和管电流分别为50kV和150mA;扫描电子显 Fig.3 Effect of the dosage of red mud on the flexural strength 微分析所用仪器为英国剑桥公司生产的S250型扫 of test blocks 描电镜，工作电压为20kV;差式扫描一热重分析数 35 据由德国NETZSCH STA4O9-QMS高温热分析仪测 3.0 得，实验条件为20~900℃范围内升温速率为 10℃min-l,空气环境 2.5 2.0 2实验结果与讨论 2.1赤泥掺量对充填料试块强度影响 本实验的主要目的一是尽可能使赤泥全尾砂充 46 48505254 6 赤泥渗量% 填料具有较高的早期强度，二是最大限度地利用赤 泥和全尾砂以便充分利用废料.由于碱矿渣体系具 图4赤泥摻量对充填料试块抗压强度的影响 Fig.4 Effect of the dosage of red mud on the compressive strength 有早强的特性，将烧结法赤泥以适当比例与矿渣混 of test blocks 合，对于提高材料早期强度是可行的.另外，熟料水 化产物Ca(O)2及石膏中的硫酸根离子对于提高 有添加了矿渣等火山灰质材料才能有效提高充填料 材料的早期强度也有积极作用.最初配比暂定赤泥 的早期强度.从图3和图4可以看出，随着赤泥掺 和矿渣的总掺量为80%，熟料和石膏掺量固定各为 量的逐渐增加，矿渣掺量的逐渐较少，1d和3d的抗 10%,矿浆中胶结剂和全尾砂的质量分数固定为 折和抗压强度曲线在赤泥掺量46%~56%之间均 80%,灰砂质量比（胶结剂：全尾砂）为3：17（胶结 有最高点出现，说明赤泥与矿渣掺量存在一个优化 剂组成为赤泥+矿渣+熟料+脱硫石膏)，通过不 配比.试块1d和3d的抗折和抗压强度峰值均出现 断增加赤泥掺量寻求强度和赤泥掺量的平衡点.实 在赤泥掺量48%、矿渣掺量32%时所对应的点，此 验配比见表3，实验结果如图3和图4所示. 时试块1d的抗折强度为0.659MPa,抗压强度为 1.789MPa,相对于未掺加矿渣的空白实验强度有大 表3赤泥全尾砂胶结充填材料配比方案（质量分数） Table 3 Proportion schemes of red mud and unclassified tailings cemen- 幅度提高.这可能是由于矿渣中含有大量玻璃体， ted filling material 而烧结法赤泥中的碱对玻璃体的解聚起到了促进作 编号 赤泥/% 矿渣/呢 编号 赤泥1%矿渣/% 用，从而使玻璃体中活性硅、铝在碱性溶液中加速解 A 46 34 E 54 26 聚与扩散，并在适当条件下再结合，促进了充填 B 48 32 56 24 料试块早期强度的增长.当赤泥掺量进一步增加 C 50 30 G 80 0 时，试块强度逐渐下降，这主要是因为赤泥的活性 0 52 28 低，胶结性差，当掺量增加到远大于激发矿渣所需用 量时，就会导致充填材料整体强度降低.试块养护 空白实验组（未掺加矿渣）充填料试块1d不能 7d时磨细矿渣的活性大量释放出来，在强度上表现 拆模，3d的抗压强度仅为0.4MPa,说明单独将烧结 出矿渣掺量多的试块强度增长较快.从图3和图4 法赤泥与激发剂和全尾砂混合，试块在早期并不能 可见，随着赤泥掺量的增加，矿渣掺量的减少，试块 产生强度，或强度过低不能满足矿山充填需要.只 的强度是逐渐下降的
北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 拌，注模再振捣密实． 在标准养护箱( 温度为20 ± 1 ℃，相对湿度为 90% 以上) 中放置 24 h 后脱模，脱 模后的试块在室温下泡水养护，最后对试块 1 d、3 d 和 7 d 这三个期龄进行强度测试及微观结构和组分 分析． 实验所涉及的强度实验方法均按照 GB / T 17671—1999 测定; 混磨物料比表面积采用 GB / T 8074—1987《水泥比表面积测定方法( 勃氏法) 》 测定; X 射线衍射分析使用日本理学 Rigaku D/MaxRC 粉晶 X 射线衍射仪，Cu Kα ( λ = 0. 154 18 nm) ，管 电压和管电流分别为 50 kV 和 150 mA; 扫描电子显 微分析所用仪器为英国剑桥公司生产的 S250 型扫 描电镜，工作电压为 20 kV; 差式扫描--热重分析数 据由德国 NETZSCH STA409--QMS 高温热分析仪测 得，实 验 条 件 为 20 ～ 900 ℃ 范围内升温速率为 10 ℃·min － 1 ，空气环境． 2 实验结果与讨论 2. 1 赤泥掺量对充填料试块强度影响 本实验的主要目的一是尽可能使赤泥全尾砂充 填料具有较高的早期强度，二是最大限度地利用赤 泥和全尾砂以便充分利用废料． 由于碱矿渣体系具 有早强的特性，将烧结法赤泥以适当比例与矿渣混 合，对于提高材料早期强度是可行的． 另外，熟料水 化产物 Ca( OH) 2及石膏中的硫酸根离子对于提高 材料的早期强度也有积极作用． 最初配比暂定赤泥 和矿渣的总掺量为 80% ，熟料和石膏掺量固定各为 10% ，矿浆中胶结剂和全尾砂的质量分数固定为 80% ，灰砂质量比( 胶结剂∶ 全尾砂) 为 3∶ 17 ( 胶结 剂组成为赤泥 + 矿渣 + 熟料 + 脱硫石膏) ，通过不 断增加赤泥掺量寻求强度和赤泥掺量的平衡点． 实 验配比见表 3，实验结果如图 3 和图 4 所示． 表 3 赤泥全尾砂胶结充填材料配比方案( 质量分数) Table 3 Proportion schemes of red mud and unclassified tailings cemented filling material % 编号 赤泥/% 矿渣/% A 46 34 B 48 32 C 50 30 D 52 28 编号 赤泥/% 矿渣/% E 54 26 F 56 24 G 80 0 空白实验组( 未掺加矿渣) 充填料试块 1 d 不能 拆模，3 d 的抗压强度仅为 0. 4 MPa，说明单独将烧结 法赤泥与激发剂和全尾砂混合，试块在早期并不能 产生强度，或强度过低不能满足矿山充填需要． 只 图 3 赤泥掺量对充填料试块抗折强度的影响 Fig． 3 Effect of the dosage of red mud on the flexural strength of test blocks 图 4 赤泥掺量对充填料试块抗压强度的影响 Fig． 4 Effect of the dosage of red mud on the compressive strength of test blocks 有添加了矿渣等火山灰质材料才能有效提高充填料 的早期强度． 从图 3 和图 4 可以看出，随着赤泥掺 量的逐渐增加，矿渣掺量的逐渐较少，1 d 和 3 d 的抗 折和抗压强度曲线在赤泥掺量 46% ～ 56% 之间均 有最高点出现，说明赤泥与矿渣掺量存在一个优化 配比． 试块 1 d 和 3 d 的抗折和抗压强度峰值均出现 在赤泥掺量 48% 、矿渣掺量 32% 时所对应的点，此 时试块 1 d 的抗折强度为 0. 659 MPa，抗压强度为 1. 789 MPa，相对于未掺加矿渣的空白实验强度有大 幅度提高． 这可能是由于矿渣中含有大量玻璃体， 而烧结法赤泥中的碱对玻璃体的解聚起到了促进作 用，从而使玻璃体中活性硅、铝在碱性溶液中加速解 聚与扩散，并在适当条件下再结合［13］，促进了充填 料试块早期强度的增长． 当赤泥掺量进一步增加 时，试块强度逐渐下降，这主要是因为赤泥的活性 低，胶结性差，当掺量增加到远大于激发矿渣所需用 量时，就会导致充填材料整体强度降低． 试块养护 7 d时磨细矿渣的活性大量释放出来，在强度上表现 出矿渣掺量多的试块强度增长较快． 从图 3 和图 4 可见，随着赤泥掺量的增加，矿渣掺量的减少，试块 的强度是逐渐下降的． ·248·
第3期 黄迪等：烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 ·249· 在赤泥掺量46%~80%这一范围内实验，最终 之间的强度差距也在逐渐增大.全尾砂的加入只是 优化配比为赤泥掺量48%，矿渣掺量32%（即赤泥： 起到骨架作用和减少胶结剂在硬化过程中干缩湿涨 矿渣为3：2).此时试块1d和3d的抗压强度达到了 所引起的体积变化.综合考虑强度性能和最大限度 最大值，分别为1.789MPa和2.494MPa,7d强度达 利用全尾砂这两点，实验最终选取全尾砂的优化掺 到2.88MPa,相对于空白实验（未掺加矿渣）有了大 量为1700g,相应的胶结剂掺量为300g,灰砂比为 幅度提到.该配比方案下的充填体早期强度性能 0.176,此时充填料试块1d、3d和7d的抗压强度分 好，能提高充填采矿作业效率 别为0.964、1.661和2.673MPa.金川镍矿音体充 2.2全尾砂掺量对充填材料强度性能的影响 填系统中充填材料（全尾砂+水泥）在80%的料浆 实验的第二个目的就是最大限度地利用全尾 浓度下3d和7d抗压强度分别为1.108MPa和 砂，故考察全尾砂掺量对充填体强度的影响.实验 1.640MPa,说明在80%的料浆浓度下，0.176的 中胶结剂主要配比根据前面的实验结论而定，即赤 灰砂比完全满足金属矿山的膏体充填要求. 泥与矿渣的优化配比为3：2：笔者通过进一步对激 发剂进行优化配比实验，得出熟料与石膏的优化掺 3 赤泥充填材料胶结机理 量分别为10%和8%，由此得出实验最终配比为烧 3.1试样制备 结法赤泥49.2%+矿渣32.8%+熟料10%+石膏 取烧结法赤泥、矿渣、熟料和脱硫石膏，均按 8%,充填材料由胶结剂与骨料全尾砂共同组成.实 1.2所述方法烘干磨细，按赤泥49.2%+矿渣 验中每个样品总量取固定值，均为2000g,料浆中胶 32.8%+熟料10%+石膏8%，灰沙比为0.176制 结剂和全尾砂的质量分数为80%.实验配料方案见 成胶结剂净浆试块：试块期龄分为1、3、7d,成型的 表4，实验结果见图5 试块在规定期龄内将样品表面的碳化层除去，立即 表4不同全尾砂掺量的配料方案 浸入无水乙醇中，以中止其水化，烘干后进行测试 Table 4 Dosage schemes of different unclassified tailings 分析. 编号 胶结剂/g 全尾砂1g 灰砂比 3.2水化产物的X射线衍射分析 A 350 1650 0.212 图6是试块1d、3d和7d水化产物的X射线 B 300 1700 0.176 衍射谱.从图6可以看出，试块水化1d即可生成大 C 250 1750 0.143 量的钙矾石及C-S-H凝胶，此外还有硅灰石膏、沸 D 200 1800 0.111 石等复盐类水化产物，同时试块中还有CaCO,的存 在.钙矾石对试块早期强度的增长有积极作用，主 4.0r 要是原料中铝酸钙水化后与脱硫石音发生反应而生 35 7d 成的.硅灰石音是伴随着钙矾石的生成而产生的， 3.0 25 是具有一定强度的水化产物.硅灰石膏的产生一方 3d. 20 面消耗了原料中的CO号，加速了CaC03的分解，另 1.5 I d 一方面快速消耗O和S0,加速了熟料及石膏 1.0 0.5 水化反应的进行.钙矾石与硅灰石膏均是高结晶水 16501700175018001850 5000 尾甜擦量g 4500 硅灰石膏 4000 浊沸石 图5全尾砂掺量对充填料试块抗压强度的影响 3500 透镁铝石 Fig.5 Effect of the dosage of unclassified tailings on the com- 83000 碳硅钙石 pressive strength of test blocks 三2500 骊2000 从图5可以看出，随着全尾砂掺量的增加，充填 1500 3d 料试块1d、3d和7d的抗压强度是急剧下降的，全 1000 500 尾砂掺量为1800g时试块1d抗压强度比全尾砂掺 10 量1650g时试块的1d抗压强度降低69%，由此可 20304050607080 20() 见全尾砂增加与充填材料强度的提高是负相关关 图6水化产物的X射线衍射谱 系.且随着养护期龄的增加，不同全尾砂掺量试块 Fig.6 XRD patterns of harden samples
第 3 期 黄 迪等: 烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 在赤泥掺量 46% ～ 80% 这一范围内实验，最终 优化配比为赤泥掺量 48% ，矿渣掺量 32% ( 即赤泥∶ 矿渣为3∶ 2) ． 此时试块1 d 和3 d 的抗压强度达到了 最大值，分别为 1. 789 MPa 和 2. 494 MPa，7 d 强度达 到 2. 88 MPa，相对于空白实验( 未掺加矿渣) 有了大 幅度提到． 该配比方案下的充填体早期强度性能 好，能提高充填采矿作业效率． 2. 2 全尾砂掺量对充填材料强度性能的影响 实验的第二个目的就是最大限度地利用全尾 砂，故考察全尾砂掺量对充填体强度的影响． 实验 中胶结剂主要配比根据前面的实验结论而定，即赤 泥与矿渣的优化配比为 3∶ 2; 笔者通过进一步对激 发剂进行优化配比实验，得出熟料与石膏的优化掺 量分别为 10% 和 8% ，由此得出实验最终配比为烧 结法赤泥 49. 2% + 矿渣 32. 8% + 熟料 10% + 石膏 8% ，充填材料由胶结剂与骨料全尾砂共同组成． 实 验中每个样品总量取固定值，均为 2 000 g，料浆中胶 结剂和全尾砂的质量分数为 80% ． 实验配料方案见 表 4，实验结果见图 5． 表 4 不同全尾砂掺量的配料方案 Table 4 Dosage schemes of different unclassified tailings 编号 胶结剂/g 全尾砂/g 灰砂比 A 350 1 650 0. 212 B 300 1 700 0. 176 C 250 1 750 0. 143 D 200 1 800 0. 111 图 5 全尾砂掺量对充填料试块抗压强度的影响 Fig． 5 Effect of the dosage of unclassified tailings on the compressive strength of test blocks 从图 5 可以看出，随着全尾砂掺量的增加，充填 料试块 1 d、3 d 和 7 d 的抗压强度是急剧下降的，全 尾砂掺量为 1 800 g 时试块 1 d 抗压强度比全尾砂掺 量 1 650 g 时试块的 1 d 抗压强度降低 69% ，由此可 见全尾砂增加与充填材料强度的提高是负相关关 系． 且随着养护期龄的增加，不同全尾砂掺量试块 之间的强度差距也在逐渐增大． 全尾砂的加入只是 起到骨架作用和减少胶结剂在硬化过程中干缩湿涨 所引起的体积变化． 综合考虑强度性能和最大限度 利用全尾砂这两点，实验最终选取全尾砂的优化掺 量为 1 700 g，相应的胶结剂掺量为 300 g，灰砂比为 0. 176，此时充填料试块 1 d、3 d 和 7 d 的抗压强度分 别为 0. 964、1. 661 和 2. 673 MPa． 金川镍矿膏体充 填系统中充填材料( 全尾砂 + 水泥) 在 80% 的料浆 浓度下 3 d 和 7 d 抗压强度分别为 1. 108 MPa 和 1. 640 MPa ［13］，说明在 80% 的料浆浓度下，0. 176 的 灰砂比完全满足金属矿山的膏体充填要求． 3 赤泥充填材料胶结机理 3. 1 试样制备 取烧结法赤泥、矿渣、熟料和脱硫石膏，均按 1. 2 所述方法烘干磨细，按 赤 泥 49. 2% + 矿 渣 32. 8% + 熟料 10% + 石膏 8% ，灰沙比为 0. 176 制 成胶结剂净浆试块; 试块期龄分为 1、3、7 d，成型的 试块在规定期龄内将样品表面的碳化层除去，立即 浸入无水乙醇中，以中止其水化，烘干后进行测试 分析． 图 6 水化产物的 X 射线衍射谱 Fig． 6 XRD patterns of harden samples 3. 2 水化产物的 X 射线衍射分析 图 6 是试块 1 d、3 d 和 7 d 水化产物的 X 射线 衍射谱． 从图 6 可以看出，试块水化 1 d 即可生成大 量的钙矾石及 C--S--H 凝胶，此外还有硅灰石膏、沸 石等复盐类水化产物，同时试块中还有 CaCO3的存 在． 钙矾石对试块早期强度的增长有积极作用，主 要是原料中铝酸钙水化后与脱硫石膏发生反应而生 成的． 硅灰石膏是伴随着钙矾石的生成而产生的， 是具有一定强度的水化产物． 硅灰石膏的产生一方 面消耗了原料中的 CO2 － 3 ，加速了 CaCO3的分解，另 一方面快速消耗 OH － 和 SO2 － 4 ，加速了熟料及石膏 水化反应的进行． 钙矾石与硅灰石膏均是高结晶水 ·249·
·250· 北京科技大学学报 第34卷 矿物，可迅速固结大量的水，有利于充填料早期强度 出了贡献 的增长 图7(b)与图7(c)均为试块水化3d的扫描电 试块水化3d后，20为9.025°、15.848°和 镜照片，图7(b)为试块表面水化产物的电镜照 33.160°等处的峰值明显增强，说明钙矾石及其他复 片，图7(c)为试块孔洞内水化产物的电镜照片. 盐矿物、C-S-H凝胶的数量大幅度提高：20为 从图7(b)中可以看出：试块3d时生成了大量的 30.689°处出现了新的峰值，试块此时生成了碳硅钙 团状凝胶类物质，且结构密实，表面颗粒物较少， 石：20为20.487°、31.520°和35.551°处的峰值减 说明原料中矿渣、石膏与赤泥的成分进一步参与 弱，说明CaC0,仍然存在，但数量有所减少.试块水 水化反应，使得C-S-H凝胶大量生成：凝胶表面 化7d后，试块峰值强度均有所提高，钙矾石、CS一 有大量丝状物生成，这正是硅灰石膏的形态特 H凝胶、水化铝酸盐和碳硅钙石的数量进一步增加， 征4-，针状物依然存在，说明水化过程中硅灰石 试块中尚有CaC0,的存在 膏与钙矾石是伴随生长的.从图7(c)中可以看 3.3水化产物SEM分析 出，试块孔洞中有大量变粗且相互穿插的针状物 图7为净浆试块不同期龄水化产物扫描电镜图 出现，说明水化反应过程中不仅继续生成钙矾石 片.从图7(a)可以看出，1d期龄水化产物的显微结 及其他复盐矿物，而且水化前期生成的钙矾石相 构由大的团状胶凝物及小的颗粒物组成，期间还穿 互搭接，提高了试块强度. 插着纤细的针状物.团状胶凝物主要为C-S一H凝 从图7(d)中可以看出：水化7d时，试块中出现 胶；颗粒物为尚未水化的矿渣或赤泥颗粒；针状物经 大量的C-S-H凝胶，且表面密实；钙矾石已变为短 能谱分析为新生成的钙矾石及其他复盐矿物，说明 针状，它们相互搭接穿插在凝胶类物质之间.这说 C,A在S0-存在的条件下开始形成稳定的化合物， 明水化已进入稳定阶段，形成了一些稳定的水化产 钙矾石及其他复盐矿物的生成为早期强度的提高做 物，试块也达到较高强度 图7水化产物扫描电镜照片.(a)水化1d:(b)水化3d:(c)水化3d:(d)水化7d Fig.7 SEM images of harden samples hydrated for different time:(a)1d:(b)3d:(c)3d:(d)7d 3.4水化产物差式扫描热重分析 线可以看出，曲线有三个较为明显的吸热峰，分别 图8为净浆试块水化1d和7d的差式扫描- 为109.5、716和835℃，另外在60、100和816.8 热重分析(DSC-TG)图.从水化1d的试块差热曲 ℃处也有较小的几处吸热峰存在.这些峰分别表
北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 矿物，可迅速固结大量的水，有利于充填料早期强度 的增长． 试 块 水 化 3 d 后，2θ 为 9. 025°、15. 848° 和 33. 160°等处的峰值明显增强，说明钙矾石及其他复 盐矿 物、C--S--H 凝胶的数量大幅度提高; 2θ 为 30. 689°处出现了新的峰值，试块此时生成了碳硅钙 石; 2θ 为 20. 487°、31. 520°和 35. 551°处的峰值减 弱，说明 CaCO3仍然存在，但数量有所减少． 试块水 化 7 d 后，试块峰值强度均有所提高，钙矾石、C--S-- H 凝胶、水化铝酸盐和碳硅钙石的数量进一步增加， 试块中尚有 CaCO3的存在． 3. 3 水化产物 SEM 分析 图 7 为净浆试块不同期龄水化产物扫描电镜图 片． 从图7( a) 可以看出，1 d 期龄水化产物的显微结 构由大的团状胶凝物及小的颗粒物组成，期间还穿 插着纤细的针状物． 团状胶凝物主要为 C--S--H 凝 胶; 颗粒物为尚未水化的矿渣或赤泥颗粒; 针状物经 能谱分析为新生成的钙矾石及其他复盐矿物，说明 C3A 在 SO4 － 存在的条件下开始形成稳定的化合物， 钙矾石及其他复盐矿物的生成为早期强度的提高做 出了贡献． 图 7( b) 与图 7( c) 均为试块水化 3 d 的扫描电 镜照片，图 7 ( b) 为试块表面水化产物的电镜照 片，图 7( c) 为试块孔洞内水化产物的电镜照片． 从图 7( b) 中可以看出: 试块 3 d 时生成了大量的 团状凝胶类物质，且结构密实，表面颗粒物较少， 说明原料中矿渣、石膏与赤泥的成分进一步参与 水化反应，使得 C--S--H 凝胶大量生成; 凝胶表面 有大量 丝 状 物 生 成，这正是硅灰石膏的形态特 征［14--15］，针状物依然存在，说明水化过程中硅灰石 膏与钙矾石是伴随生长的． 从图 7 ( c) 中可以看 出，试块孔洞中有大量变粗且相互穿插的针状物 出现，说明水化反应过程中不仅继续生成钙矾石 及其他复盐矿物，而且水化前期生成的钙矾石相 互搭接，提高了试块强度． 从图 7( d) 中可以看出: 水化 7 d 时，试块中出现 大量的 C--S--H 凝胶，且表面密实; 钙矾石已变为短 针状，它们相互搭接穿插在凝胶类物质之间． 这说 明水化已进入稳定阶段，形成了一些稳定的水化产 物，试块也达到较高强度． 图 7 水化产物扫描电镜照片 . ( a) 水化 1 d; ( b) 水化 3 d; ( c) 水化 3 d; ( d) 水化 7 d Fig． 7 SEM images of harden samples hydrated for different time: ( a) 1 d; ( b) 3 d; ( c) 3 d; ( d) 7 d 3. 4 水化产物差式扫描--热重分析 图 8 为净浆试块水化 1 d 和 7 d 的差式扫描-- 热重分析( DSC--TG) 图． 从水化 1 d 的试块差热曲 线可以看出，曲线有三个较为明显的吸热峰，分别 为 109. 5、716 和 835 ℃ ，另外在 60、100 和 816. 8 ℃ 处也有较小的几处吸热峰存在． 这些峰分别表 ·250·
第3期 黄迪等：烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 ·251· 示：60℃的吸热峰是体系脱去吸附水及部分结晶 此时己形成硬石音和硅灰石的：716℃的吸热峰 水；100℃处吸热峰为钙矾石脱水；109.5℃处较强 为碳硅钙石排除0H~组分和部分C02,在816℃处 的吸热峰为硅灰石膏脱水，硅灰石膏含大量结晶 小的吸热峰表明碳硅钙石已排除全部C02;835℃ 水，进一步加热则逐渐排除残余结晶水和二氧化 处的吸热峰是由CaC0,分解产生的.在整个过程 碳，矿物结构在逐渐加热过程中破坏，在700~800 中CS-H凝胶中的水是逐渐脱除的.总失重为 ℃之间的放热谷为硅灰石音脱水后的结晶作用， 19.39%. 120 20 120r 1.8 112℃ 100 100 720 41.6 TC TG 837℃ 1.4 109.5℃ 12 10 12 716℃835℃ 一10)℃ 1.0 60 0.8 0.8 816.8℃ 40 60℃ 0.6 40 60℃ 0.6 DSC DSC 0.4 20 0.4 0.2 02 200 400 600 800 200 400 600 800 温度/℃ 温度C 图8水化产物的差式扫描-热重分析曲线.(a)1d:(b)7d Fig.8 DSC-TG curves of harden samples:(a)1 d:(b)7d 试样水化7d,差热曲线与水化1d基本相同， 制充填料时采用较高的水量创造了有利条件.较高 峰值的位置大体相同，只是吸热峰的面积有所变 的加水量是增强充填料的流动性、提高充填速度和 化.60~109℃之间的吸热峰面积有所加大， 降低泵送能耗的必要条件. 716~835℃之间的吸热峰面积有明显加大，说明 此外，硅灰石膏、钙矾石等复盐矿物的形成，不 C-$-H凝胶、硅灰石膏等水化产物的继续生成， 但使S0和Ca2+等活性离子得以固结，还对硅酸 CaC03的分解反应继续进行.总失重为20.09%. 根、铝酸根起到了积极的作用.沸石的形成则对原 由试块水化1d、7d的总失重可知，两个总失重量 料中硅氧四面体和铝氧四面体的解聚和再聚合以及 非常接近，说明能大量固结水的水化反应在1d已 固定Na*等活泼离子起到了重要作用. 经基本完成 4结论 3.5讨论 在赤泥堆场经长期堆放的烧结法赤泥中原有的 (1)在赤泥全尾砂胶结充填料中，赤泥与矿渣 类似于C,S等可以自身水化的矿物都己水化并与其 的优化配比为3：2；赤泥在胶结剂中的掺量接近 他组分发生反应而转化为水合铝硅酸钙和方解石等 50%,矿渣的加入极大地提高了充填材料的早期强 不具水化潜能的矿物，因此己不具水硬性.另外，其 度：最终胶结剂的优化质量配比为烧结法赤泥 具有较高的碱含量，难以用来生产普通建筑材料. 49.2%+矿渣32.8%+熟料10%+石膏8%. 然而赤泥中的碱对矿渣微粉在水存在的条件下具有 (2)赤泥全尾砂胶结充填料中，随着全尾砂掺 良好的激发作用，因此将二者复合再引入少量水泥 量的增加充填料试块的强度急剧下降：综合考虑强 熟料和脱硫石膏可为大量高结晶水复盐的形成提供 度性能和最大限度利用全尾砂这两方面，优化的灰 良好条件，同时进一步激发矿渣和赤泥等参与水化 砂比为0.176. 硬化反应.虽然含有大量高结晶水复盐的胶凝硬化 (3)X射线衍射分析和扫描电镜观察表明，净 体在地表大气环流中易于风化，不适合用来生产普 浆试块在水化反应初期即出现C-S-H凝胶、钙矾 通的建筑材料，但作为地下胶结充填采矿的胶凝材 石、硅灰石膏及其他复盐矿物：且随着水化反应的进 料却能发挥其独特的优势.首先，大量高结晶水复 行，钙矾石和CS-H凝胶的量大幅度提高，硅酸盐 盐在可控的条件下形成，可以使充填料中的自由水 及铝酸盐的水化产物相继出现；水化7d时，试块水 在完成充填后迅速转化为结晶水，使充填料快速取 化反应己进入稳定阶段，但CaCO3仍然存在 得足够强度，有利于提高胶结充填采矿的效率。其 (4)差式扫描一热重分析进一步表明该体系在 次，由于体系本身具有固结大量自由水的能力，为配 反应初期即生成C一S一H凝胶、钙钒石和硅灰石膏
第 3 期 黄 迪等: 烧结法赤泥全尾砂胶结充填料 示: 60 ℃ 的吸热峰是体系脱去吸附水及部分结晶 水; 100 ℃ 处吸热峰为钙矾石脱水; 109. 5 ℃ 处较强 的吸热峰为硅灰石膏脱水，硅灰石膏含大量结晶 水，进一步加热则逐渐排除残余结晶水和二氧化 碳，矿物结构在逐渐加热过程中破坏，在 700 ～ 800 ℃ 之间的放热谷为硅灰石膏脱水后的结晶作用， 此时已形成硬石膏和硅灰石［15］; 716 ℃ 的吸热峰 为碳硅钙石排除 OH － 组分和部分 CO2，在 816 ℃ 处 小的吸热峰表明碳硅钙石已排除全部 CO2 ; 835 ℃ 处的吸热峰是由 CaCO3分解产生的． 在整个过程 中 C--S--H 凝胶中的水是逐渐脱除的． 总失重为 19. 39% ． 图 8 水化产物的差式扫描--热重分析曲线 . ( a) 1 d; ( b) 7 d Fig． 8 DSC-TG curves of harden samples: ( a) 1 d; ( b) 7 d 试样水化 7 d，差热曲线与水化 1 d 基本相同， 峰值的位置大体相同，只是吸热峰的面积有所变 化． 60 ～ 109 ℃ 之间的吸热峰面积有所加大， 716 ～ 835 ℃ 之间的吸热峰面积有明显加大，说明 C--S--H 凝胶、硅灰石膏等水化产物的继续生成， CaCO3的分解反应继续进行． 总失重为 20. 09% ． 由试块水化1 d、7 d 的总失重可知，两个总失重量 非常接近，说明能大量固结水的水化反应在 1 d 已 经基本完成． 3. 5 讨论 在赤泥堆场经长期堆放的烧结法赤泥中原有的 类似于 C2 S 等可以自身水化的矿物都已水化并与其 他组分发生反应而转化为水合铝硅酸钙和方解石等 不具水化潜能的矿物，因此已不具水硬性． 另外，其 具有较高的碱含量，难以用来生产普通建筑材料． 然而赤泥中的碱对矿渣微粉在水存在的条件下具有 良好的激发作用，因此将二者复合再引入少量水泥 熟料和脱硫石膏可为大量高结晶水复盐的形成提供 良好条件，同时进一步激发矿渣和赤泥等参与水化 硬化反应． 虽然含有大量高结晶水复盐的胶凝硬化 体在地表大气环流中易于风化，不适合用来生产普 通的建筑材料，但作为地下胶结充填采矿的胶凝材 料却能发挥其独特的优势． 首先，大量高结晶水复 盐在可控的条件下形成，可以使充填料中的自由水 在完成充填后迅速转化为结晶水，使充填料快速取 得足够强度，有利于提高胶结充填采矿的效率． 其 次，由于体系本身具有固结大量自由水的能力，为配 制充填料时采用较高的水量创造了有利条件． 较高 的加水量是增强充填料的流动性、提高充填速度和 降低泵送能耗的必要条件． 此外，硅灰石膏、钙矾石等复盐矿物的形成，不 但使 SO2 + 4 和 Ca 2 + 等活性离子得以固结，还对硅酸 根、铝酸根起到了积极的作用． 沸石的形成则对原 料中硅氧四面体和铝氧四面体的解聚和再聚合以及 固定 Na + 等活泼离子起到了重要作用． 4 结论 ( 1) 在赤泥全尾砂胶结充填料中，赤泥与矿渣 的优化配比为 3 ∶ 2; 赤泥在胶结剂中的掺量接近 50% ，矿渣的加入极大地提高了充填材料的早期强 度; 最终胶结剂的优化质量配比为烧结法赤泥 49. 2% + 矿渣 32. 8% + 熟料 10% + 石膏 8% ． ( 2) 赤泥全尾砂胶结充填料中，随着全尾砂掺 量的增加充填料试块的强度急剧下降; 综合考虑强 度性能和最大限度利用全尾砂这两方面，优化的灰 砂比为 0. 176． ( 3) X 射线衍射分析和扫描电镜观察表明，净 浆试块在水化反应初期即出现 C--S--H 凝胶、钙矾 石、硅灰石膏及其他复盐矿物; 且随着水化反应的进 行，钙矾石和 C--S--H 凝胶的量大幅度提高，硅酸盐 及铝酸盐的水化产物相继出现; 水化 7 d 时，试块水 化反应已进入稳定阶段，但 CaCO3仍然存在． ( 4) 差式扫描--热重分析进一步表明该体系在 反应初期即生成 C--S--H 凝胶、钙钒石和硅灰石膏 ·251·
·252· 北京科技大学学报 第34卷 等物质；试块水化1d、7d的总失重量接近，说明能 sintering process.Chin J Enriron Eng,2009,3(4):739 大量固结水的水化反应在1d已经基本完成 (刘昌俊，李文成，周晓燕.烧结法赤泥基本特性的研究.环境 工程学报，2009,3(4)：739) [10]Snars K,Gilkes R J.Evaluation of bauxite residues (red muds) 参考文献 of different origins for environmental applications.Appl Clay Sci, [1]Zhou A M.Yao ZL.Research on property of red mud paste back- 2009,46:13 filling material.Min Res Der,2004 (Suppl 1)153 01] Wang PS.Characteristics and rapid hardening mechanism of red (周爱民，姚中亮.赤泥胶结充填料特性研究.矿业研究与发 mud from alumina production with sintering process.Nonferrous 展，2004（增刊1）：153) Me,2005,57(8):115 2]Zhao C Q.Hu N L.Development and application of cementing (王平升.烧结法赤泥的矿物学特征与快速固化机理.有色 filling material.Gold,2008,29(1):25 金属，2005,57(8)：115) (赵传卿，胡乃联.充填胶凝材料的发展与应用.黄金，2008， [12] Zhu L P,Ni W,Huang D,et al.Experimental research on the 29(1):25) preparation of unclassified tailings paste backfilling material with B]Vangelatos I,Angelopoulos G N,Boufounos D.Utilization of fer- red mud,slag and minor clinker aggregate.Met Mine,2009 roalumina as raw material in the production of ordinary Portland ce- (11):175 ment.J Hazard Mater,2009,168:473 (祝丽萍，倪文，黄迪，等。赤泥一矿渣少熟料体系制备全尾砂 4]Paramguru R K,Rath PC,Misra V N.Trends in red mud utiliza- 胶结充填料试验研究.金属矿山，2009(11)：175) tion:a review.Miner Process Extr Metall Rev,2005,26:1 03] Li Y W.Experimental research and application of paste pumping [5]Fall M,Pokharel M.Coupled effects of sulphate and temperature filling technology used in Jinchuan's No.2 mining area.Nonfer- on the strength development of cemented tailings backfills:Port- rous Met Min,2007,56(5):9 land cement-paste backfill.Cem Concr Compos,2010.32(10): (李云武.膏体泵送充填技术在金川二矿区的试验研究及应 819 用.有色金属：矿山部分，2007,56(5)：9) 6]Liu Y,Lin C X,Wu Y C.Characterization of red mud derived 4]Guiyang Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Science. from a combined Bayer process and bauxite calcinations method.J Mineral Xtay Powder Crystal ldentification Manual.Beijing: Hazard Mater.2007,146:255 Science Press,1978 7]Snigdha S,Batra V S.Catalytic applications of red mud,an alu- (中国科学院贵阳地球化学研究所.矿物X射线粉晶鉴定手 minum industry waste:a review.Appl Catal B,2008,81:64 册.北京：科学出版社，1978) [8]Brunori C,Cremisini C,Massanisso P.Reuse of a treated red [15]Huang B L.Mineral Differential Thermal Analysis Identification mud bauxite waste:studies on environmental compatibility.Ha- Manual.Beijing:Science Press,1987 ard Mater B,2005,117:55 (黄伯龄。矿物差热分析鉴定手册.北京：科学出版社， ]Liu CJ,Li WC.Zhou X Y.Study on properties of red mud from 1987)
北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 等物质; 试块水化 1 d、7 d 的总失重量接近，说明能 大量固结水的水化反应在 1 d 已经基本完成． 参 考 文 献 ［1］ Zhou A M，Yao Z L． Research on property of red mud paste backfilling material． Min Res Dev，2004( Suppl 1) : 153 ( 周爱民，姚中亮． 赤泥胶结充填料特性研究． 矿业研究与发 展，2004( 增刊 1) : 153) ［2］ Zhao C Q，Hu N L． Development and application of cementing filling material． Gold，2008，29( 1) : 25 ( 赵传卿，胡乃联． 充填胶凝材料的发展与应用． 黄金，2008， 29( 1) : 25) ［3］ Vangelatos I，Angelopoulos G N，Boufounos D． Utilization of ferroalumina as raw material in the production of ordinary Portland cement． J Hazard Mater，2009，168: 473 ［4］ Paramguru R K，Rath P C，Misra V N． Trends in red mud utilization: a review． Miner Process Extr Metall Rev，2005，26: 1 ［5］ Fall M，Pokharel M． Coupled effects of sulphate and temperature on the strength development of cemented tailings backfills: Portland cement-paste backfill． Cem Concr Compos，2010，32( 10) : 819 ［6］ Liu Y，Lin C X，Wu Y G． Characterization of red mud derived from a combined Bayer process and bauxite calcinations method． J Hazard Mater，2007，146: 255 ［7］ Snigdha S，Batra V S． Catalytic applications of red mud，an aluminum industry waste: a review． Appl Catal B，2008，81: 64 ［8］ Brunori C，Cremisini C，Massanisso P． Reuse of a treated red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility． J Hazard Mater B，2005，117: 55 ［9］ Liu C J，Li W C，Zhou X Y． Study on properties of red mud from sintering process． Chin J Environ Eng，2009，3( 4) : 739 ( 刘昌俊，李文成，周晓燕． 烧结法赤泥基本特性的研究． 环境 工程学报，2009，3( 4) : 739) ［10］ Snars K，Gilkes R J． Evaluation of bauxite residues ( red muds) of different origins for environmental applications． Appl Clay Sci， 2009，46: 13 ［11］ Wang P S． Characteristics and rapid hardening mechanism of red mud from alumina production with sintering process． Nonferrous Met，2005，57( 8) : 115 ( 王平升． 烧结法赤泥的矿物学特征与快速固化机理． 有色 金属，2005，57( 8) : 115) ［12］ Zhu L P，Ni W，Huang D，et al． Experimental research on the preparation of unclassified tailings paste backfilling material with red mud，slag and minor clinker aggregate． Met Mine，2009 ( 11) : 175 ( 祝丽萍，倪文，黄迪，等． 赤泥--矿渣少熟料体系制备全尾砂 胶结充填料试验研究． 金属矿山，2009( 11) : 175) ［13］ Li Y W． Experimental research and application of paste pumping filling technology used in Jinchuan's No． 2 mining area． Nonferrous Met Min，2007，56( 5) : 9 ( 李云武． 膏体泵送充填技术在金川二矿区的试验研究及应 用． 有色金属: 矿山部分，2007，56( 5) : 9) ［14］ Guiyang Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Science． Mineral X-ray Powder Crystal Identification Manual． Beijing: Science Press，1978 ( 中国科学院贵阳地球化学研究所． 矿物 X 射线粉晶鉴定手 册． 北京: 科学出版社，1978) ［15］ Huang B L． Mineral Differential Thermal Analysis Identification Manual． Beijing: Science Press，1987 ( 黄 伯 龄． 矿物差热分析鉴定手册． 北 京: 科 学 出 版 社， 1987) ·252·
