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在人类文明和社会经济发展的漫长历史长河中,矿业有着极其重要的作用。当下社会正处于科学高速发展、工业高速推进以及经济高速发展的关键时期,人类对矿产资源开发利用是前所未有的。以磷矿为例,虽然我国磷矿存储量在全球居第四位,但中低品位磷矿占到了总数80%。同时,大量的磷矿尾矿砂会在开采及生产磷精矿的过程中产生,尾矿砂是工业固体废弃物中的一种矿业固体废弃物。尾矿由于随意排放,即使排放在尾矿区,也会对周围环境造成严重问题。目前我国因尾矿造成的直接土地污染面积多达百万亩,而间接土地污染面积一千多万亩。除此之外,矿区的山体在开采过程中被掏空后极其容易造成山体塌陷、泥石流等地质灾害,地下矿藏开采过程中也会容易形成地陷等灾害。 因此矿区的修复工作在矿山开采过程中或开采之后变得极其必要。矿山开采后留下的采空区,为防止塌陷、泥石流等灾害,需要进行充填处理。目前国内绝大部分矿山使用硅酸盐水泥作为矿山采空区的充填材料,使用硅酸盐水泥作为充填材料的优点是材料容易获得,产品稳定性能较优,回填作业方便而且水泥固化后具有一定强度可以避免地质灾害发生;但此种方案缺点也较明显:水泥造价较高,最廉价的P2C32.5水泥通常300~320元/吨,并且在水泥的生产过程中要消耗大量能源。 本课题旨在提出一种矿山用填充材料,使用磷渣、粉煤灰、矿渣以及电石渣尽可能多的替代水泥,使其具有低廉的价格,提高矿业的经济效益。并对粉煤灰-电石渣体系进行了微观结果分析,发现结合料经过水化后,主要产物有水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和钙矾石(Aft)等。且加入2%硫酸钠后,可使粉煤灰中玻璃体加速解体,促使更多的活性Al2O3、Si02参与反应。 系统比较磷渣、粉煤灰和矿渣作为胶凝材料掺入水泥中对混凝土的流动性能及力学抗压性能的影响。对于不同地区的矿山充填采空区,可以结合当地情况,选择不同类型不同掺量的固体废弃物以达到理想的流动性能及力学抗压性能。本文结合宜昌中达矿业技术开发有限公司在当地的矿山采空区充填项目,使用产自当地的粉煤灰和电石渣掺入水泥作为胶凝材料,并使用重选磷尾矿砂作为骨料拌制混凝土,达到废物利用、节省充填成本的目的。研究发现当粉煤灰:水泥=0.3时,最佳电石渣:粉煤灰在0.1左右;当粉煤灰:水泥=0.4时,最佳电石渣:粉煤灰在0.2左右;当粉煤灰:水泥=0.5时,最佳电石渣:粉煤灰在0.3左右,且粉煤灰:水泥=0.3、电石渣:粉煤灰=0.1及煤灰:水泥=0.4、电石渣:粉煤灰=0.2时,两种胶凝材料配方均达到混凝土C10强度标准。