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綠色充填膠凝材料研發(fā)及尾砂似膏體制備采礦技術(shù)

隨著我國對環(huán)境保護(hù)越來越重視，充填采礦技術(shù)得到越來越廣泛應(yīng)用。通常僅用于有色、黃金、貴金屬等高價值礦體開采的全尾砂充填采礦法，近 10 年來已在鐵礦、煤礦等低價值資源開發(fā)中應(yīng)用，并且具有逐年發(fā)展趨勢。與其他采礦方法相比，充填法采礦不僅采礦工藝復(fù)雜，生產(chǎn)能力低，而且充填采礦成本高，因此采礦經(jīng)濟(jì)效益差，影響充填采礦技術(shù)推廣應(yīng)用。特別對于低品位大型鐵礦，通常以水泥作為膠凝材料實施全尾砂充填法開采，其膠結(jié)充填體強(qiáng)度低，水泥用量大，導(dǎo)致充填采礦成本居高不下，顯著降低充填采礦經(jīng)濟(jì)效益。近 10 多年來，人們一直在探索低成本充填膠凝材料以及膏體充填技術(shù)。以膠固粉為代表的新型充填膠凝材料在充填礦山中應(yīng)用，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益。膠固粉一類新型充填膠凝材料以礦渣為主，與復(fù)合激發(fā)劑（C 料）在礦山制備。近年來，隨著我國對環(huán)保重視和管理，對鋼鐵和水泥產(chǎn)業(yè)限產(chǎn)，作為水泥摻合料的礦渣成為一種寶貴的短缺資源，其材料成本在逐年提高且供不應(yīng)求；由于激發(fā)劑成本提高和遠(yuǎn)距離運費，由此制備的膠固粉一類全尾砂充填膠凝材料成本逐年提高，目前基本上接近 42.5 普通硅酸鹽水泥材料成本。鋼渣、脫硫石膏、氟石膏、磷石膏、電石渣、鎂渣等低品質(zhì)固體廢棄物資源，由于其活性低、資源化利用成本高，作為水泥摻合料存在安定性等問題，因此資源化利用率低，目前仍是名副其實的固體廢棄物。本項目利用鋼渣等低品質(zhì)固體廢棄物，開發(fā)全固廢綠色充填膠凝材料，以及超細(xì)尾砂似膏體制備技術(shù)，在充填礦山尤其是低價值充填礦山應(yīng)用，不僅能夠顯著降低充填采礦成本，而且還可以實現(xiàn)低品質(zhì)固體廢棄物資源化高附加值和規(guī)模化利用。本項目核心技術(shù)成果開發(fā)出的全固廢綠色充填膠凝材料，與水泥和膠固粉相比，充填材料成本大約是水泥或膠固粉成本的 50%~70%，而固廢廢棄物利用100%，其中較難利用的鋼渣、脫硫石膏等低品質(zhì)固體廢棄物利用率將達(dá)到 55%以上。與膠固粉相比，其膠結(jié)體早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度（28d）基本持平。因此，該種充填膠凝材料可以應(yīng)用于大型貧鐵礦階段嗣后充填礦山以及對早期強(qiáng)度要求不高的上向分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法。

北京科技大學(xué) 2021-04-13

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