尹升华等：不同粗骨料对膏体凝结性能的影响及配比优化 831· 谱(XRF)分析全尾砂主要化学成分，结果见表1， 价公式表2可知，废石碱性率、活性率和质量指数 其中全尾砂主要成为SiO2、MgO和FeO3.根据国 分别为1.0、0.19和1.35，属于活性充填材料（中等 家标准GB/T20491一2006、GB203一2008及GB/T 活性).棒磨砂碱性率、活性率和质量指数分别为 18046一2008，采用矿渣碱性率、矿渣活性率及矿 0.53、0.14和0.2，属于惰性充填材料 渣质量指数对全尾砂进行活性评价.其评价公式 (3)水泥.来自市售，其型号为PC32.5R型普 如表2，全尾砂碱性率为0.93，活性率为0.15，质量 通硅酸盐水泥.密度为3.100gcm3,容重为 指数为12.，属于活性充填材料（低活性） 1.05gcm3 2实验 3.5 100 3.0 2.1实验方案 yuonnq!nsip 2.5 为了全面分析各因素对充填体凝结性能影 2.0 60 响，实验方案分为两个阶段.阶段一选取金川二矿 1.5 区现用河沙-废石-棒磨砂、灰砂比1：4、尾骨比 1.0 20 0.5 为5.0：2.5：2.5及质量分数(75%~80%)6个水 0 平.阶段二选取质量分数77%、灰砂比1：4、不同 0.1 10 100 1000 物料（全尾砂-废石、全尾砂-棒磨砂及全尾砂-废 Particle size/um 石-棒磨砂)3个水平和尾骨比(6：4、5：5及4：6) 图1全尾砂粒径分布 3个水平.具体实验设计方案如表4所示 Fig.I Particle size distribution of unclassified tailings 2.2实验设备 (2)粗骨料.废石、河沙及棒磨砂等粗骨料取 根据GB/T1346一2001《水泥净浆标准稠度 自二矿区充填站料仓.废石密度为2.876gcm3, 用水量、凝结时间、安全性验证方法》规定，采用 容重为1.675gcm3,孔隙率为41.76%：河沙密度为 智能水泥凝结时间自动测定仪对不同配比膏体 2.609gcm3,容重为1.386gcm3,孔隙率为37.83%； 进行凝结时间的测定测定时，降低试针与水 棒磨砂密度为2.794gcm3,容重为1.558gcm3, 泥净浆表面接触再拧紧螺丝1~2s后，突然放 孔隙率为44.24%.其废石、河沙及棒磨砂粒级组 松，使试针垂直自由的沉入水泥净浆中，观察试 成如表3所示，废石主要粒径在2~15mm:河沙主 针停止沉入或释放30s时指针的计数.当试针距 要粒径在0.3~4.75mm;棒磨砂主要粒径在 底版4mm±1mm时，为充填体达到初凝状态，此 0.45~10mm.废石及棒磨砂化学分析结果见表1， 时所对应的时间为膏体初凝时间.抗压强度测 由表1可见，废石主要成分为SiO2、CaO和MgO, 试则是将配制的料浆浇灌入7.07cm×7.07cm× 棒磨砂主要成分为SiO2、Al,O3和CaO.由活性评 7.07cm标准三联模具内，脱模后的试块分别放至 表1 物料化学成分（质量分数） Table 1 Chemical constituents of materials Materials SiO2 Cao Mgo A203 Fe2O S03 K2O TiO,MnO Loss Unclassified tailings 34.20 3.73 32.71 5.04 19.14 3.370.390.33 0.00 1.09 Waste rock 36.71 16.39 27.22 6.81 7.17 2.58 1.95 0.54 0.12 0.51 Rod milling sand 75.75 3.58 1.05 10.95 2.35 1.45 2.50 0.33 0.00 2.04 表2矿物活性评价指标公式 Table 2 Formula of mineral activity evaluation index Evaluation Alkalinity rate Activity rate Mass index m(CaO)+m(MgO) m(CaO)+m(Al203)+Mgo Formula Mo=m(SiO2)+m(Al2O3) M-m20) K= m(SiO2) m(SiO2)+m(TiO2)+m(MnO) M>1:alkaline slag M.>0.25:high activity K>1.9:high active slag Value M=1:neutral slag 0.15<M,<0.25:moderate activity 1.2<K<1.9:moderate active slag Mo<1:acid slag M<0.15:low activity K<1.2:low active slag谱（XRF）分析全尾砂主要化学成分，结果见表 1， 其中全尾砂主要成为 SiO2、MgO 和 Fe2O3 . 根据国 家标准 GB/T20491—2006、GB203—2008 及 GB/T 18046—2008，采用矿渣碱性率、矿渣活性率及矿 渣质量指数对全尾砂进行活性评价. 其评价公式 如表 2，全尾砂碱性率为 0.93，活性率为 0.15，质量 指数为 1.2，属于活性充填材料（低活性）. （2）粗骨料. 废石、河沙及棒磨砂等粗骨料取 自二矿区充填站料仓. 废石密度为 2.876 g·cm–3 ， 容重为 1.675 g·cm–3，孔隙率为 41.76%；河沙密度为 2.609 g·cm–3，容重为 1.386 g·cm–3，孔隙率为 37.83%； 棒磨砂密度为 2.794 g·cm–3，容重为 1.558 g·cm–3 ， 孔隙率为 44.24%. 其废石、河沙及棒磨砂粒级组 成如表 3 所示，废石主要粒径在 2～15 mm；河沙主 要 粒 径 在 0.3～ 4.75  mm； 棒 磨 砂 主 要 粒 径 在 0.45～10 mm. 废石及棒磨砂化学分析结果见表 1， 由表 1 可见，废石主要成分为 SiO2、CaO 和 MgO， 棒磨砂主要成分为 SiO2、Al2O3 和 CaO. 由活性评 价公式表 2 可知，废石碱性率、活性率和质量指数 分别为 1.0、0.19 和 1.35，属于活性充填材料（中等 活性）. 棒磨砂碱性率、活性率和质量指数分别为 0.53、0.14 和 0.2，属于惰性充填材料. （3）水泥. 来自市售，其型号为 PC32.5R 型普 通 硅 酸 盐 水 泥 . 密 度 为 3.100  g·cm–3， 容 重 为 1.05 g·cm–3 . 2    实验 2.1    实验方案 为了全面分析各因素对充填体凝结性能影 响，实验方案分为两个阶段. 阶段一选取金川二矿 区现用河沙–废石–棒磨砂、灰砂比 1∶4、尾骨比 为 5.0∶2.5∶2.5 及质量分数（ 75%～80%） 6 个水 平. 阶段二选取质量分数 77%、灰砂比 1∶4、不同 物料（全尾砂–废石、全尾砂–棒磨砂及全尾砂–废 石–棒磨砂）3 个水平和尾骨比（6∶4、5∶5 及 4∶6） 3 个水平. 具体实验设计方案如表 4 所示. 2.2    实验设备 根据 GB/T1346—2001《水泥净浆标准稠度 用水量、凝结时间、安全性验证方法》规定，采用 智能水泥凝结时间自动测定仪对不同配比膏体 进行凝结时间的测定[9] . 测定时，降低试针与水 泥净浆表面接触再拧紧螺丝 1～2 s 后，突然放 松，使试针垂直自由的沉入水泥净浆中，观察试 针停止沉入或释放 30 s 时指针的计数. 当试针距 底版 4 mm ± 1 mm 时，为充填体达到初凝状态，此 时所对应的时间为膏体初凝时间[10] . 抗压强度测 试则是将配制的料浆浇灌入 7.07 cm × 7.07 cm × 7.07 cm 标准三联模具内，脱模后的试块分别放至 表 1 物料化学成分 (质量分数) Table 1  Chemical constituents of materials % Materials SiO2 CaO MgO Al2O3 Fe2O3 SO3 K2O TiO2 MnO Loss Unclassified tailings 34.20 3.73 32.71 5.04 19.14 3.37 0.39 0.33 0.00 1.09 Waste rock 36.71 16.39 27.22 6.81 7.17 2.58 1.95 0.54 0.12 0.51 Rod milling sand 75.75 3.58 1.05 10.95 2.35 1.45 2.50 0.33 0.00 2.04 表 2 矿物活性评价指标公式 Table 2 Formula of mineral activity evaluation index Evaluation Alkalinity rate Activity rate Mass index Formula M0= m(CaO)+m(MgO) m(SiO2)+m(Al2O3) Ma= m(Al2O3) m(SiO2) K = m(CaO)+m(Al2O3)+MgO m(SiO2)+m(TiO2)+m(MnO) Value M0>1: alkaline slag M0=1: neutral slag M0<1: acid slag Ma>0.25: high activity 0.15<Ma <0.25: moderate activity Ma<0.15: low activity K>1.9: high active slag 1.2<K<1.9: moderate active slag K<1.2: low active slag 3.5 3.0 2.5 1.5 0.5 2.0 1.0 0 1 Particle size/μm Differential distribution/ % 100 60 20 80 40 0 Cumulative distribution/ % 0.1 10 100 1000 Differential distribution Cumulative distribution 图 1    全尾砂粒径分布 Fig.1    Particle size distribution of unclassified tailings 尹升华等： 不同粗骨料对膏体凝结性能的影响及配比优化 · 831 ·