·416 工程科学学报，第37卷，第4期 比表面积，再将磨细原料按前期实验优化配方口 续扫描，扫描速度为80rmin,取水化ld和3d的净 赤泥24%、矿渣56%、脱硫石膏10%和水泥熟料10% 浆试块进行测定，初步确定水化产物及其结晶度 (质量分数)，用球磨机混匀，得到的混合料即为胶结 (2)扫描电镜分析.采用美国AMRAY1820型电 剂RSGC,RSCC注意密封保存. 子显微镜，分辨率6nm,最大放大倍数为30万倍，最大 表2尾矿的粒径分布 加速电压为30kV.取水化0.5h~28d(重点观察0.5h~ Table 2 Particle size distribution of tailings 3d时间段)净浆试块放入无水乙醇中浸泡以阻止水 尾矿种类 50目以上50~100目100-200目200目以下 化，然后镀上碳膜，放大5000~20万倍观察期微观形 密云铁尾矿 9.2 38.7 32.9 19.2 貌，并结合能谱分析鉴定物相. 三明齐翔铅锌尾矿 12.6 44.6 24.6 18.2 (3)Si和”Al魔角旋转核磁共振分析.采用 BRUKER AVANCEⅢI4O0兆固体谱仪进行核磁共振 寿王坟铜尾矿 3.2 31.5 13.1 52.2 测定，取水化0.5h~28d的试块测试，分析硅和铝在 招远黄金尾矿 0.2 24.2 42.0 33.6 水化反应过程中的配位变化，聚合度变化.”Si核磁共 (2)RSGC净浆料的制备和检测.将RSGC按 振测试时的共振频率、重复延迟时间和脉宽分别为 GB/T1346一2011确定标准稠度用水，并测试其凝结 79.3MHz、3s和30°.”A核磁共振测试时的共振频 时间和安定性.根据标准稠度用水量加水搅拌均匀， 率、重复延迟时间和脉宽分别为104MHz、1s和15°. 注入尺寸为3cm×3cm×5cm的模具，振捣密实后放 2 入温度为(20±1)℃，湿度为90%以上的标准养护室 实验结果及讨论 中养护（简称标准养护），24h后脱模，采用IS0H60型 2.1充填料强度发展 比长仪（精度为0.001mm)测量脱模长度(l。),然后继 铁尾矿是数量最多、分布最广和最具代表性的一 续标准养护至设置龄期后测定试件长度L和其强度， 类尾矿，而铜矿、金矿、铅锌矿等矿山采用充填法开采 取试块中心部位进行X射线衍射、扫描电镜和核磁共 较为普遍，因此本文选取以上四种矿山的尾矿，研究 振测试. RSGC用于不同类型矿山充填采矿时的适应性.膏体 (3)充填料的制备和检测.为了比较RSGC和PO 充填具有用水少，充填体强度高，能减少胶结剂从滤水 42.5硅酸盐水泥制备的全尾砂充填料的性能，并研究 隔墙流失，降低井下采区清理费用等优势，已经发展成 RSGC用于不同类型矿山充填采矿时的适应性，设计 为充填采矿的主流技术同，因此本文制备的充填料为 实验方案如表3所示.按照表3内的方案将胶结剂、 膏体充填料.因各种尾矿粒径差别较大，在制备充填 尾矿和水混合均匀后，注入4cm×4cm×16cm的模具 料时需水量各异，根据膏体充填料可泵性的要求，每种 中，振捣密实后放入温度为(20±1)℃，湿度为90%以 尾矿制备的膏体充填料的坍落度控制在15~25cm圆. 上的标准养护箱中养护，24h之后脱模，再放入水中养 对照实验中采用相同的料浆浓度，即相同的尾矿种类 护至设置龄期后测试其强度 和尾矿用量下，采用相同的料浆浓度，改变胶结剂的种 1.3测试和分析方法 类，测试不同胶结剂添加下充填料的工作性能和强度 (1)X射线衍射分析.采用日本Rigaku公司制造 发展.实验方案和各方案下料浆的工作性能如表3所 的D/Max-RC衍射仪.参数为CuK。,50kV,60mA,连 示，强度发展如图1所示. 表3充填料的制备方案及各方案下的工作性能 Table 3 Formula and workability of filling samples 配方 编号 坍落度/cm 工作性能 胶结剂类型 骨料类型 固相质量分数/% 胶结剂：尾矿 I-RSGC RSGC 铁尾矿 82.1 3:17 16 保水性好 I-P042.5 P042.5 铁尾矿 82.1 3:17 21 泌水，有轻微的离析现象 L-RSGC RSGC 铅锌尾矿 83.3 3:17 8 保水性好 L-P042.5 P042.5 铅锌尾矿 83.3 3:17 22 泌水，有轻微的离析现象 C-RSGC RSGC 铜尾矿 78.4 3:17 15 保水性好 C-P042.5 P042.5 铜尾矿 78.4 3:17 15 保水性好 G-RSGC RSGC 金尾矿 81.6 3:17 16 保水性好 G-P042.5 P042.5 金尾和 81.6 3:17 有轻微泌水现象工程科学学报，第 37 卷，第 4 期 比表面积，再将磨细原料按前期实验优化配方［1］——— 赤泥 24% 、矿渣 56% 、脱硫石膏 10% 和水泥熟料 10% ( 质量分数) ，用球磨机混匀，得到的混合料即为胶结 剂 ＲSGC，ＲSGC 注意密封保存． 表 2 尾矿的粒径分布 Table 2 Particle size distribution of tailings % 尾矿种类 50 目以上 50 ～ 100 目 100 ～ 200 目 200 目以下 密云铁尾矿 9. 2 38. 7 32. 9 19. 2 三明齐翔铅锌尾矿 12. 6 44. 6 24. 6 18. 2 寿王坟铜尾矿 3. 2 31. 5 13. 1 52. 2 招远黄金尾矿 0. 2 24. 2 42. 0 33. 6 ( 2) ＲSGC 净浆 料 的 制 备 和 检 测． 将 ＲSGC 按 GB / T 1346—2011 确定标准稠度用水，并测试其凝结 时间和安定性． 根据标准稠度用水量加水搅拌均匀， 注入尺寸为 3 cm × 3 cm × 5 cm 的模具，振捣密实后放 入温度为( 20 ± 1) ℃，湿度为 90% 以上的标准养护室 中养护( 简称标准养护) ，24 h 后脱模，采用 ISO--160 型 比长仪( 精度为 0. 001 mm) 测量脱模长度( l0 ) ，然后继 续标准养护至设置龄期后测定试件长度 li和其强度， 取试块中心部位进行 X 射线衍射、扫描电镜和核磁共 振测试． ( 3) 充填料的制备和检测． 为了比较 ＲSGC 和 PO 42. 5 硅酸盐水泥制备的全尾砂充填料的性能，并研究 ＲSGC 用于不同类型矿山充填采矿时的适应性，设计 实验方案如表 3 所示． 按照表 3 内的方案将胶结剂、 尾矿和水混合均匀后，注入 4 cm × 4 cm × 16 cm 的模具 中，振捣密实后放入温度为( 20 ± 1) ℃，湿度为 90% 以 上的标准养护箱中养护，24 h 之后脱模，再放入水中养 护至设置龄期后测试其强度． 1. 3 测试和分析方法 ( 1) X 射线衍射分析． 采用日本 Ｒigaku 公司制造 的 D /Max--ＲC 衍射仪． 参数为 Cu Kα，50 kV，60 mA，连 续扫描，扫描速度为 80 r·min － 1，取水化 1 d 和 3 d 的净 浆试块进行测定，初步确定水化产物及其结晶度． ( 2) 扫描电镜分析． 采用美国 AMＲAY1820 型电 子显微镜，分辨率 6 nm，最大放大倍数为 30 万倍，最大 加速电压为30 kV． 取水化0. 5 h ～ 28 d( 重点观察 0. 5 h ～ 3 d 时间段) 净浆试块放入无水乙醇中浸泡以阻止水 化，然后镀上碳膜，放大 5000 ～ 20 万倍观察期微观形 貌，并结合能谱分析鉴定物相． ( 3) 29 Si 和27 Al 魔角 旋 转 核 磁 共 振 分 析． 采 用 BＲUKEＲ AVANCE III 400 兆固体谱仪进行核磁共振 测定，取水化 0. 5 h ～ 28 d 的试块测试，分析硅和铝在 水化反应过程中的配位变化，聚合度变化． 29 Si 核磁共 振测试时的共振频率、重复延迟时间和脉宽分别为 79. 3 MHz、3 s 和 30°． 27Al 核磁共振测试时的共振频 率、重复延迟时间和脉宽分别为 104 MHz、1 s 和 15°． 2 实验结果及讨论 2. 1 充填料强度发展 铁尾矿是数量最多、分布最广和最具代表性的一 类尾矿，而铜矿、金矿、铅锌矿等矿山采用充填法开采 较为普遍，因此本文选取以上四种矿山的尾矿，研究 ＲSGC 用于不同类型矿山充填采矿时的适应性． 膏体 充填具有用水少，充填体强度高，能减少胶结剂从滤水 隔墙流失，降低井下采区清理费用等优势，已经发展成 为充填采矿的主流技术［5］，因此本文制备的充填料为 膏体充填料． 因各种尾矿粒径差别较大，在制备充填 料时需水量各异，根据膏体充填料可泵性的要求，每种 尾矿制备的膏体充填料的坍落度控制在 15 ～ 25 cm［6］． 对照实验中采用相同的料浆浓度，即相同的尾矿种类 和尾矿用量下，采用相同的料浆浓度，改变胶结剂的种 类，测试不同胶结剂添加下充填料的工作性能和强度 发展． 实验方案和各方案下料浆的工作性能如表 3 所 示，强度发展如图 1 所示． 表 3 充填料的制备方案及各方案下的工作性能 Table 3 Formula and workability of filling samples 编号 配方 胶结剂类型 骨料类型 固相质量分数/% 胶结剂∶ 尾矿 坍落度/cm 工作性能 I--ＲSGC ＲSGC 铁尾矿 82. 1 3∶ 17 16 保水性好 I--PO42. 5 PO42. 5 铁尾矿 82. 1 3∶ 17 21 泌水，有轻微的离析现象 L--ＲSGC ＲSGC 铅锌尾矿 83. 3 3∶ 17 18 保水性好 L--PO42. 5 PO42. 5 铅锌尾矿 83. 3 3∶ 17 22 泌水，有轻微的离析现象 C--ＲSGC ＲSGC 铜尾矿 78. 4 3∶ 17 15 保水性好 C--PO42. 5 PO42. 5 铜尾矿 78. 4 3∶ 17 15 保水性好 G--ＲSGC ＲSGC 金尾矿 81. 6 3∶ 17 16 保水性好 G--PO42. 5 PO42. 5 金尾矿 81. 6 3∶ 17 18 有轻微泌水现象 · 614 ·