·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/Max￾RC 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 cemen￾ted 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·