泵送剂对膏体抗压强度的影响试验研究及机理分析

泵送剂能有效改善膏体料浆流动性能,然而其对膏体料浆凝结性能的影响机理尚未明确。针对这一问题,本文进行泵送剂的抗压强度试验和环境扫描电镜观察。强度试验结果表明：泵送剂可有效改善膏体料浆凝结性能,泵送剂掺量越高不同龄期的膏体凝结性越好。环境扫描电镜观察结果表明：泵送剂添加后,大尺寸絮团减少,料浆内孔隙减少,改变了膏体微观结构。基于应用计算机图像处理技术和分形理论,计算膏体微观结构计盒维数,量化分析膏体微观结构。最终对泵送剂改善膏体凝结性能的机理进行分析,认为泵送剂通过改变絮团大小和数量、孔隙率、水化反应等方面影响膏体凝结性能。     

泵送剂改善膏体输送性能及配比优化

 某铜矿在进行膏体充填试验时遇到了流动性差的问题,为改善膏体的流动性能,进行了泵送剂的试验研究。通过测量膏体的坍落度和扩展度,考查了5 种不同的外加剂对膏体流动性能的影响。流动性测试结果表明,加入泵送剂C 后膏体的工作性能良好,最佳添加量为水泥质量的2.0%~2.5%。开展均匀设计试验,拟合结果表明,质量分数、尾废比与流动性呈现负相关,砂灰比与流动性呈现正相关。依据拟合方程得出膏体的推荐配比:质量分数为77.5%~78.5%,尾废比为4.5~5.5,泵送剂添加量为水泥质量的2.0%,砂灰比为8。优化配比的验证试验结果满足实际要求。     

减水剂对尾砂膏体的和易性与充填体强度影响研究*

充填料浆的和易性和充填体强度关系到充填采矿安全、经济与可靠。针对金川镍矿尾砂膏体充填管道输送中存在堵管问题,开展了泵送减水剂对膏体的和易性与充填体强度影响的试验研究。首先分析了膏体物料的物化特性和颗粒级配;然后采用金川镍矿尾砂膏体充填系统工业生产的技术参数,开展了添加不同泵送减水剂的膏体和易性、充填体强度易性以及流变特性的试验研究。结果显示,添加1%~2%的泵送减水剂不仅改善膏体的和易性,而且还能够提高充填体强度。膏体的和易性随着泵送随减水剂添加量的增加而提高,并且膏体浓度越高提高的效果越显著。但当泵送减水剂添加量达到3%时,充填体28d强度显著降低。综合泵送减水剂对充填体强度和膏体和易性影响的综合分析,确定1.5%~1.8%的泵送减水剂为膏体的最佳添加量。该研究成果为金川镍矿膏体充填系统料浆制备提供依据,已应用于金川矿山工业化生产。     

泵送减水剂对尾砂-棒磨砂膏体料浆和易性与充填体强度影响研究

针对金川镍矿尾砂-棒磨砂膏体在充填管道输送中存在的堵管问题,开展了泵送减水剂对膏体的和易性与充填体强度影响试验研究.首先分析了膏体物料的物化特性和颗粒级配;然后采用金川镍矿尾砂-棒磨砂膏体充填系统工业生产中的技术参数,开展了添加不同泵送减水剂添加量的充填体强度、膏体和易性以及流变特性参数测试研究.研究结果显示,当添加1%~2%的泵送减水剂,3、7和28 d强度均有显著提高.膏体的和易性随泵送减水剂添加量的增加而提高,且浓度越高,效果越显著.当膏体浓度(质量浓度)在78%~80%的范围,膏体初始剪切应力和粘滞系数均随着泵送减水剂的增加而线性减小.结合泵送减水剂对充填体强度、膏体和易性以及流变特性影响分析,并考虑膏体充填成本与采矿经济效益,确定1%的泵送减水剂为比较合理的添加量.研究结果为金川镍矿膏体充填系统料浆制备提供重要依据,已经应用于金川矿山膏体充填的工业化生产.     

全尾砂-粗骨料膏体早期抗压强度影响规律及固化机理

以某矿尾砂、废石、棒磨砂为实验材料,采用正交设计实验方法,研究膏体质量分数、水泥掺量、尾骨比(全尾砂、废石和棒磨砂质量比)、泵送剂掺量对充填体早期抗压强度的影响规律。对实验数据进行三维曲面可视化分析和多元非线性回归分析,最后根据实验结果对膏体固结性能的机理进行分析。研究结果表明:水泥掺量和质量分数是早期抗压强度的主要影响因素,m(全尾砂):m(废石):m(棒磨砂)以及泵送剂掺量存在最优值,最优值范围分别为5.0:2.5:2.5～4:3:3和1.5%～2.0%。多元非线性二次多项式回归拟合效果最佳,根据所选模型和主观权重T可知,所得目标函数f存在最大值和最小值,最大值为8.97 MPa,最小值为2.87 MPa,均满足7 d强度要求(R7≥2.5 MPa);粗骨料的掺入不仅能进一步提高早期抗压强度,而且粗骨料中的活性物质能与Ca(OH)_2发生反应,起到部分胶凝效果。     

空区膏体充填泵送特性及减阻试验研究

基于管流流动基本理论,对空区充填用膏体的水平环形试验管路流动阻力进行了理论分析.为了检验理论分析结果的正确性和外加剂对减少膏体泵送阻力的作用,在现场90 m的水平环形管路中进行了由混凝土泵驱动的充填膏体输送阻力试验.结果表明,该充填膏体可以划归为宾汉姆流变体,基于宾汉姆流变体理论取得的公式能够预计膏体输送过程中的泵压损失,提供试验的泵送外加剂能够显著地降低膏体的泵送阻力.图4,表1,参16.     

絮团稠化对全尾砂浓密性能的影响

基于全尾砂浓密过程料浆质量分数高,尾矿絮团无法直接观测,而取样稀释再进行测试分析难以避免误差,借助FBRM和PVM实时在线监测和分析系统,观测全尾砂浓密过程耙架剪切应力和重力耦合作用下絮团颗粒结构和粒度的变化。研究结果表明:在泥层高度分别为25,45和70 cm的3个全尾砂浓密阶段内均保持耙架转速为15 r/min的试验条件下,直径在100μm以上的絮团逐渐破裂重构而数量减少,直径在10μm以下絮团数量相应增加,松散的大絮团逐渐演化成为密实的小絮团;絮团有效直径随剪切时间延长和泥层高度增加而减小,絮团稠化速程度随泥层高度上升而加快;有效干涉沉降系数是基于絮团有效直径的函数,随剪切时间延长和泥层高度增加呈现先增大后稳定的趋势。     

秸秆纤维对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响机理

将水稻秸秆加工后添加到含硫尾砂中制备成膏体充填体,首先,分析秸秆纤维掺量和长度对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响规律;然后,通过XRD和SEM分析充填体的水化产物和微观结构,研究秸秆纤维的微观作用机理。研究结果表明：在尾砂含硫量为5%时,添加0.10%长度小于0.2 cm的秸秆纤维能够在保持膏体料浆良好的流动性下,改善含硫尾砂充填体的长期性能;与不添加秸秆纤维相比,150 d充填体单轴抗压强度可提高21.9%以上;添加秸秆纤维的含硫充填体能够在一定程度上抑制硫酸盐的生成,提高C-S-H的含量,降低C-S-H凝胶发生脱钙的概率;在秸秆纤维作用下,充填体能够形成更加稳定致密的骨架结构,充填体内部的黏结力也更大,能够有效延缓硫酸盐对充填体的硫化侵蚀,从而增大含硫尾砂充填体的单轴抗压强度。添加的秸秆纤维过量或者过长则会使秸秆纤维与充填体连接的部分孔隙过大,充填体内部黏结力减小,从而导致充填体在外力的作用下容易变形破坏,形成许多贯穿裂缝,造成含硫尾砂充填体长期强度减小。     

超声作用对净水厂沉淀污泥絮体特性的影响

采用槽式与探头式超声波反应器处理某净水厂沉淀污泥,考察超声过程中超声波频率(25 k Hz和40 k Hz)、声能密度(0.025~7.000 W/m L)以及作用时间(0~30 min)对污泥絮体特性的影响。研究结果表明:超声后污泥絮体结构被破坏,粒径减小且主要发生在超声作用的前5 min。超声频率越高絮体破碎程度越大,絮体粒径明显减小,比表面积逐渐增大且增幅变大。高声能密度超声波处理时絮体粒径减小,减幅可达50%以上;声能密度过高且经长时间超声作用后,比表面积反而降低。频率为40 k Hz、声能密度为25 m W/m L的超声工况更有利于形成粒径小、比表面积大的絮体。超声波在较低的固体浓度污泥介质传播时衰减程度低,破解程度高。超声作用对污泥p H及Zeta电位的影响均不明显。     

粉煤灰泡沫陶瓷水基浆料的性能

采用有机泡沫浸渍法制备粉煤灰泡沫陶瓷.为获得良好的挂浆性能,研究pH值、分散剂、流变剂和固相含量等因素对粉煤灰泡沫陶瓷水基浆料流动性、稳定性及触变性的影响,并对其作用机理进行分析.研究结果表明:浆料的黏度受pH值的影响比较显著,当pH值约为11时,浆料黏度最低,流动性最好;粉煤灰水基浆料的黏度随剪切速率增加而减小,随固相含量增大而增大,而且具有明显的时间依附性;当分散剂用量为0.5%,流变剂加入量为4%,固相含量为60%时浆料稳定性、流动性和触变性都较优,用其制备的泡沫陶瓷抗弯强度达到1.56 MPa.     

粉煤灰全尾砂胶结充填料

实验选取了Ⅰ级和Ⅱ级两种粉煤灰,以石灰和脱硫石膏为激发剂制备的胶凝材料完全取代传统的胶结剂水泥,以胶砂比为1∶4,水胶比为1∶1左右制备的粉煤灰全尾砂充填料在45±1℃下养护3 d,强度可达5.432 MPa,在20±1℃下养护28 d强度可达3～7 MPa,满足一般矿山对充填料的要求.根据料浆质量分数和坍落度关系曲线,得到了该材料制备成的可泵送膏体质量分数范围为80.5%～83.0%.通过X射线衍射和扫描电镜分析,胶凝材料的水化产物主要为凝胶类物质、钙矾石和方解石.     

复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备

为了实现铜炉渣的废物利用,以碱激发方式为主研究铜炉渣制备矿用胶凝材料的可能性.选取生石灰、NaOH和早强剂组成的混合物作为复合激发剂,开展铜炉渣活性激发和充填材料制备试验,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜对铜炉渣水化产物进行分析.试验结果表明,各激发剂对铜炉渣活性的影响顺序依次为生石灰>早强剂>NaOH,在复合激发剂的作用下炉渣净浆试样的7和28 d强度分别可以达到1.5和3.0 MPa以上.铜炉渣尾砂充填料28 d强度为1.0 MPa,流动性良好,满足充填材料要求.铜炉渣早期水化产物主要有片状的Ca(OH)2和C-S-H凝胶,随着养护时间的增加,C-S-H凝胶Ca/Si比不断减小,水化产物结构更加致密.养护时间至28 d时,铜炉渣中活性成分基本反应完全.     

絮凝剂和溶菌酶联用促进污泥脱水性能

通过小试试验考察了絮凝剂(聚丙烯酰胺)和溶菌酶联合使用对污水厂二沉池回流污泥的脱水性能、沉降性能及絮体特性的影响,并与2种药剂单独作用时进行了对比研究.结果表明,絮凝剂和溶菌酶分别单独作用于污泥脱水时,均可改善污泥的脱水性能;但2种药剂共同作用时,能同时提高污泥沉降性能和脱水速度,且脱水程度较2种药剂单独处理时进一步提升.2种药剂联用时的最佳投加量为20 mL/L絮凝剂+0.05 g/g溶菌酶,且最优添加顺序为先絮凝剂再溶菌酶.此时污泥抽滤泥饼含水率和比阻分别为65.7%和0.8×1012 m/kg,与原泥相比下降25.3%和75.8%.通过污泥胞外聚合物(EPS)含量与污泥絮体形态分析可知,溶菌酶可以有效破坏污泥絮体结构,改变污泥EPS的分布;高分子絮凝剂的吸附架桥作用则加快了污泥过滤脱水速度.而两者联合使用增大了污泥絮体二维分形维数,可使污泥絮体结构更加细密紧实,并提高污泥可脱除水分的比例,从而提高了污泥脱水性能.研究结果表明,絮凝剂和溶菌酶联用调理污泥脱水具有较好的应用前景.     

C50泵送自密实混凝土技术

C50混凝土普遍运用于桥梁的上部构造中,本文通过试验采用适宜的材料,用掺高效流化泵送剂配置满足贵阳市金阳新区兴筑大桥施工的大流动性自密实C50预应力泵送混凝土。兴筑大桥桥梁混凝土设计等级为C50,要求三天强度达40MPa,七天强度达45MPa。要求坍落度180±20mm,4小时坍落度损失小于40mm。混凝土内部最高温小于80℃。梁体混凝土总方量14505m3,其中最多的一次浇筑3000m3。     

赤泥基似膏体充填材料水化特性研究

以赤泥、煤矸石等工业固废为主要原料制备赤泥基似膏体充填材料,采用X射线衍射分析、傅氏转换红外线光谱分析、热重--示差扫描量热分析和扫描电子显微镜--能谱分析等测试手段研究赤泥基似膏体充填材料的水化特性.结果表明,本试验条件下,赤泥基似膏体充填材料的最优配比为编号E03试验,即胶结料:赤泥:煤矸石:添加剂质量比为1:16:5:11,固相的质量分数为70%,28 d单轴抗压强度为5.49 MPa.赤泥基似膏体充填材料不同龄期的水化产物主要为斜方钙沸石(CaAl2 Si2O8·4H2O)和钙矾石(AFt),随着水化反应的进行,水化产物的数量明显增多,且钙矾石由水化初期的针状逐渐转变为棒状,有助于充填体强度的发展.     

基于双重絮凝的超细尾砂浓密脱水性能及絮凝机制

为探索新型絮凝工艺,解决超细尾砂浓密效果不佳的工程难题,引入双重絮凝技术。首先,开展单一絮凝工艺的絮凝沉降实验,分析絮凝剂种类对超细尾砂浓密脱水效果的影响;其次,将不同絮凝剂进行组合,进行双重絮凝实验,研究双重絮凝工艺的影响因素及作用规律,对比2种工艺的絮凝浓密效果;最后,利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)和显微镜研究尾砂絮体的粒度与结构变化,探索双重絮凝机制。研究结果表明：在处理铅锌矿的超细尾砂时,双重絮凝工艺能够综合2种聚合物的优点,在絮凝过程的不同阶段运用不同的絮凝机制,显著降低上清液浊度(<30×10^-6),并获得较快的尾砂沉降速度(>70 mm/min)和较高的底流质量分数(>65%);双重絮凝的影响因素有絮凝剂种类和絮凝剂添加顺序,“阴离子+阳离子”组合的絮凝浓密效果最优;双重絮凝过程分为初次絮体形成、絮体剪切破坏和二次絮体形成3个阶段,初次阴离子絮凝剂的吸附架桥机制有利于捕捉微细颗粒(<100μm)形成初次絮体,初次絮体剪切破碎后释放部分结合位点,二次阳离子絮凝剂的电中和机制则使破碎絮团增长为可再生的大体积絮团(>1 0...     

超细全尾砂似膏体长距离自流输送的时变特性

基于H-B流变模型和絮网结构理论,构建了考虑时变性的超细全尾砂似膏体流变模型,探究超细全尾砂似膏体长距离管道自流输送过程中的时变特性,推导了相应的管输阻力计算公式.以某深井铁矿质量分数为68%的超细全尾砂似膏体为例,进行了室内剪切试验和管输阻力计算.结果表明:不同剪切速率下的超细全尾砂似膏体表现出剪切稀化的时变特性,且剪切速率越大,达到平衡状态的时间越短,黏度值越低.在流量为80 m3/h时,管输阻力经225 s降至稳定状态的5.03 M Pa/km,为初始阻力的50.6%.超细全尾砂似膏体长距离自流输送过程中,以稳定状态的阻力损失进行计算更为经济合理.     

恒定剪切作用下全尾膏体微观结构演化特征

全尾砂膏体作为一种塑性流体,其内部结构的形貌特征与浆体流动性能紧密相关,研究剪切过程中微观结构的演化特征,对于分析膏体管道输送及制备工艺中的流动行为具有十分重要的意义.本文借助扫描电镜技术,拍摄了不同搅拌时间的膏体微观结构图像.综合应用计算机图像处理技术和分形理论,估算了膏体微结构的分形盒维数,提出以结构系数λ作为微结构形貌特征的表征指标,建立了搅拌过程中微结构时间演化过程的数学模型.某铅锌尾矿膏体相关实验的结果表明：其结构系数λ随搅拌时间急剧减小,并逐渐趋于平缓,最终达到某一平衡状态.通过对实验数据的拟合,得到其演化模型相关的破坏系数及恢复系数,分别为0.171及0.491.     

疏浚泥浆的混凝沉降特性及絮体形态

疏浚工程中会产生大量的疏浚泥浆,其浓度低、颗粒细小、长期悬浮难以沉降,占用大量土地。利用聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂加速泥浆泥水分离,通过沉降界面高度、沉降速率及沉降后上覆水的浊度,确定混凝剂的最佳投加量,利用激光粒度仪和显微镜对絮体粒径及絮体形态进行分析,探究疏浚泥浆的混凝沉降特性及混凝机制,并提出混凝沉降模式。结果表明,在PAM作用下,疏浚泥浆在高混合强度、短时间内即形成较大、较密实的絮体,5 min内基本处于沉降稳定状态;PAM最佳投加量与泥浆含固量有关,为0.8wt%,此时沉降高度最高、沉降速度最快、上覆水浊度最低、絮体粒径基本保持不变、絮体分形维数为最大值。疏浚泥浆的混凝沉降过程经历快速沉降、缓慢沉降、稳定三个阶段,即絮团的沉降、压缩、自重固结过程。     

矸石膏体粗集料级配优化试验研究

在矸石膏体充填开采中,粒径为5~25 mm的矸石占矸石膏体总质量的30%~40%,其粒径级配对矸石膏体力学性能具有重要影响。为了得到粒径为5~25 mm矸石的最佳级配,根据Talbol理论进行连续级配设计,制得矸石膏体浆料,对其可泵性进行测定;然后将其制成矸石膏体试样,标准养护28 d后,对其进行单轴压缩试验以测定其抗压强度、弹性模量等。结果表明,保持矸石、粉煤灰、水泥占膏体总质量的62.5%,29.2%,8.3%,并取粒径为0~5 mm的矸石占矸石总质量的40%时,随着Talbol幂指数逐渐增大,膏体浆料的坍落度及扩展度具有先增大后减小的变化趋势;泌水率具有逐渐增大的变化趋势;膏体试样的抗压强度和弹性模量具有先增大后减小的变化趋势。结合膏体可泵性及力学性能测定结果,当Talbol幂指数为0.5时,粒径为5~10,10~15,15~20,20~25 mm的矸石分别占矸石总质量的37.9%,8.5%,7.2%,6.4%,即为矸石膏体粗集料最佳级配。