重介质选矿作为磷矿石主要选矿工艺之一,目前得到较为广泛应用。随着磷矿的地下开采以及重介质选矿工艺的应用,使矿山形成大量的采空区,如果不及时充填,可能造成采空区坍塌,同时会排放大量的尾砂,占用土地,污染环境。为了解决上述问题,本文展开了磷矿重选尾砂胶结充填材料的试验研究。本文采用重选尾砂作为骨料,矿渣粉、粉煤灰、生石膏、石灰作为胶凝材料,研究磷矿重选尾砂胶结充填材料的配合比及性能。首先在不改变尾砂级配的情况下,通过正交试验进行了极差和方差分析,研究水灰比、灰砂比、粉煤灰掺量、生石膏掺量和石灰掺量对充填料的流动性以及力学性能的影响。然后在原尾砂的基础上,改变其级配,研究水灰比、灰砂比、粉煤灰掺量、生石膏掺量和石灰掺量对充填料的性能的影响。最后,将两组试验结果进行对比分析,得出最优的一组配合比,在不改变这组配合比的情况下,用水泥和粉煤灰代替原胶凝材料,制备充填料,测试其强度和坍落度。综合经济性和材料性能,对试验结果进行对比分析。主要结论如下:(1)影响自然级配下重选尾砂胶结充填材料坍落度的主要因素是灰砂比,影响3d和7d强度的主要因素是水灰比,水灰比与粉煤灰掺量对28d强度的影响程度最大。充填料最优配合比为水灰比0.7,灰砂比1:7,粉煤灰掺量16%,生石膏掺量13%,石灰掺量1%。其充填材料的初始坍落度为205mm、3d抗压强度为4.3 MPa、7d抗压强度为7.6 MPa、28d抗压强度为10.3 MPa。(2)影响人工级配下重选尾砂胶结充填材料坍落度主要因素是灰砂比,影响3d、7d强度的主要因素是水灰比,水灰比与粉煤灰掺量对28d强度的影响程度最大。充填料最优配比为水灰比0.7,灰砂比1:7,粉煤灰掺量16%,生石膏掺量11%,石灰掺量3%。其充填料的初始坍落度为212mm,3d抗压强度为5.1 MPa,7d抗压强度为8.3 MPa,28d抗压强度为11.4 MPa。(3)通过对自然级配下充填料最优配比的试验结果和人工级配下充填料最优配比试验结果进行对比分析得出,两者的性能差异较小,即尾砂级配的改变对材料的性能影响不显著。另外,人工级配下,对尾砂的处理较为繁琐,耗费的精力和费用都相对较高,因此选取自然级配下最优配合比试验方案更合理,更便于实际生产应用;根据自然级配下最优试验组合,在保持其配合比不变的情况下,用水泥和粉煤灰代替原胶凝材料制备充填料,其坍落度190mm,3d、7d、28d抗压强度分别为3.1 MPa、6.2 MPa、8.7 MPa,相比之下都较低。另外,水泥价格高于矿渣粉,自然级配下尾砂充填料的费用相比水泥和粉煤灰的尾砂充填料降低30.5%,因此综合经济性与材料性能,选用自然级配磷矿重选尾砂胶结充填材料最优配合比试验方案更优异。