細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填材料性能調(diào)控研究

劉倩影 劉娟紅 王洪江 吳愛(ài)祥 張?jiān)略?/p>

（北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京 100083）

尾砂作為我國(guó)產(chǎn)量最大、堆存量最多、綜合利用率最低的固體廢棄物，大量堆存在尾礦庫(kù)中。每年投入大量的人力和財(cái)力進(jìn)行維護(hù)，仍舊存在安全隱患，事故時(shí)有發(fā)生［1-4］。膏體充填材料通常由骨料、膠凝材料、水按照一定配合比組成，充填體強(qiáng)度主要受灰砂比、料漿濃度、骨料粒度等因素影響［5-6］。膏體充填采礦技術(shù)既能有效充填采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)，又能減少污染、保護(hù)環(huán)境，已成為國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容［7-10］。在膏體充填工藝中，傳統(tǒng)膠凝材料一般采用普通硅酸鹽水泥，但一方面水泥價(jià)格高，水泥充填用量大，導(dǎo)致充填成本高；另一方面水泥對(duì)細(xì)粒級(jí)尾砂的固結(jié)能力差，固結(jié)過(guò)程中水化熱大，導(dǎo)致膏體充填材料強(qiáng)度低［11-12］。因此研究可降低充填成本、提高充填強(qiáng)度、充分利用細(xì)粒級(jí)尾砂的新型膠凝材料是十分重要的。

FALL等［13］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水泥作為膠凝材料時(shí)，尾砂越細(xì)，膏體充填材料的性能越差；涂光富等［14］為利用中關(guān)鐵礦超細(xì)全尾砂作為充填材料，利用當(dāng)?shù)氐墓虖U資源開(kāi)展了固結(jié)粉充填膠凝材料研究，得到了滿(mǎn)足充填要求的固結(jié)粉和灰砂比；賀茂坤等［15］以某鉛鋅礦尾砂為例對(duì)極細(xì)全尾砂充填試驗(yàn)進(jìn)行研究，得出提高充填質(zhì)量和充填系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的相關(guān)措施；黃仁東等［16］通過(guò)正交試驗(yàn)和膠結(jié)充填試驗(yàn)對(duì)細(xì)尾砂充填體的影響因素進(jìn)行分析，得出對(duì)充填體強(qiáng)度影響最大的因素是膠凝材料摻量，對(duì)充填料漿影響最大的因素是細(xì)尾砂摻量；付自國(guó)等［17］建立了超細(xì)尾砂膠結(jié)充填體雙變量強(qiáng)度計(jì)算模型、強(qiáng)度齡期數(shù)學(xué)模型及三變量強(qiáng)度計(jì)算公式，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)充填體強(qiáng)度，指導(dǎo)礦山充填料漿設(shè)計(jì)；葛海源等［18］以冀東地區(qū)超細(xì)全尾砂為研究對(duì)象，通過(guò)均勻試驗(yàn)，得出對(duì)充填體強(qiáng)度影響最大的因素是料漿濃度，此外灰砂比對(duì)強(qiáng)度也有較大的影響，可通過(guò)增加水泥用量提高全尾砂充填體的強(qiáng)度，但會(huì)極大地增加充填費(fèi)用。

以上對(duì)細(xì)粒級(jí)尾砂膏體充填材料的相關(guān)研究中，雖已發(fā)現(xiàn)水泥在細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填中效果不佳，但仍認(rèn)為水泥在膏體充填技術(shù)中是不可替代的，忽視了經(jīng)選礦磨細(xì)后的尾砂表面存在大量的硅氧斷鍵和鋁氧斷鍵，在一定條件下這些斷鍵可重新鍵合成具有一定強(qiáng)度的自膠結(jié)體。LIU等［19-20］研究發(fā)現(xiàn)相同條件下含鐵尾礦混凝土的強(qiáng)度高于普通混凝土，且Ca（OH）2可使鐵尾礦表面的Si—O—Si斷鍵重新鍵合。針對(duì)傳統(tǒng)膠凝材料在細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填中存在的充填用量大、充填成本高、固結(jié)效果差等問(wèn)題，本研究通過(guò)全面實(shí)驗(yàn)，探究在新型膠結(jié)媒介作用下細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填材料的流變性能和力學(xué)性能的變化，通過(guò)SEM和EDS試驗(yàn)進(jìn)一步研究新型膠結(jié)媒介作用下細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）金屬礦全尾砂。試驗(yàn)使用的全尾砂為來(lái)自邢臺(tái)某鐵礦尾砂A和尾砂B，以及來(lái)自新城金礦的尾砂C。通過(guò)XRF分析得到3種尾砂的化學(xué)成分如表1所示。由表1可知，尾砂A主要成分SiO2和Al2O3的含量分別為43.89%和6.78%，尾砂B主要成分SiO2和Al2O3的含量分別為41.73%和7.69%，尾砂C主要成分SiO2和Al2O3的含量分別為67.65%和15.79%。

通過(guò)粒度分析儀測(cè)定3種全尾砂的粒徑分布，結(jié)果如圖1所示，其中尾砂A中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為29.36%，尾砂B中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為70.66%，尾砂C中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為71.68%。

（2）水。北京市自來(lái)水。

（3）新型膠結(jié)媒介。A料為富含鈣離子的無(wú)機(jī)鹽，B料為富含硫酸根的無(wú)機(jī)鹽，性能指標(biāo)如表2所示。

由A料和B料按照一定比例混合制成的新型膠結(jié)媒介，其化學(xué)成分如表3所示。文中灰砂比為新型膠結(jié)媒介與全尾砂的比例。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

本文所用試驗(yàn)配合比如表4所示。

1.2.2 膏體充填材料擴(kuò)展度

用料漿盛滿(mǎn)試模，慢慢地垂直提起試模，待料漿流動(dòng)停止后測(cè)量其兩個(gè)垂直方向上的直徑，取其平均值為料漿擴(kuò)展度。

1.2.3 膏體充填材料流變參數(shù)

流變參數(shù)是膏體充填技術(shù)的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，目前一般將其視為塑性流體，本文采用Bingham模型描述膏體的流變關(guān)系，其表達(dá)式如式（1）所示。所用儀器為美國(guó)Brookfield公司生產(chǎn)的R/Splus混凝土流變儀，試驗(yàn)溫度為室溫（20℃），轉(zhuǎn)子型號(hào)為V30-15，轉(zhuǎn)速在30～60 r/min范圍內(nèi)變速，測(cè)定步長(zhǎng)3 s。

式中，τ0為屈服應(yīng)力，Pa；ηp為塑性黏度系數(shù)，Pa·s。

1.2.4 膏體充填材料單軸抗壓強(qiáng)度

將攪拌均勻的料漿裝入40 mm×40 mm×40 mm的立方體三連模具中成型。成型之后，將試塊從模具中取出，將成型試塊放到養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為（20±2）℃，濕度≥95%，待養(yǎng)護(hù)至7 d、14 d、28 d、56 d齡期時(shí)依次取出，采用WDW-50型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試相應(yīng)齡期試塊的單軸抗壓強(qiáng)度。

1.2.5 微觀(guān)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

將選定配比的試塊養(yǎng)護(hù)到指定齡期，切取1 mm厚度的薄片置于無(wú)水乙醇溶液中終止水化，然后取出于烘箱中50℃烘干。在試樣表面噴金以增加試樣的導(dǎo)電性。所用儀器為FEI Quanta 250型環(huán)境掃描電子顯鏡。通過(guò)掃描電鏡（SEM）和能譜分析儀（EDS）對(duì)試樣進(jìn)行微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 膏體充填材料擴(kuò)展度

2.1.1 尾砂細(xì)度對(duì)膏體擴(kuò)展度的影響

尾砂細(xì)度對(duì)膏體擴(kuò)展度的影響結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，在其他條件相同的情況下，尾砂A、尾砂B、尾砂C制成的膏體擴(kuò)展度依次減小，即尾砂越細(xì)，膏體擴(kuò)展度越小。其中，料漿濃度79%、灰砂比為1∶12時(shí)，粗細(xì)尾砂制成的膏體之間擴(kuò)展度差異最明顯，尾砂A制成的膏體擴(kuò)展度比尾砂C制成的膏體擴(kuò)展度大40.7%。

尾砂A作為粗尾砂，比表面積相對(duì)較小，表面吸附水較少，膏體中自由水較多，而膏體流動(dòng)性主要由體系中自由水的含量決定，自由水含量越高，流動(dòng)性越好［21-22］，擴(kuò)展度越大。而尾砂B和尾砂C作為細(xì)尾砂，比表面積較大，其表面吸附水較多，膏體中的自由水較少，因此，流動(dòng)性差，擴(kuò)展度也就小。

2.1.2 灰砂比對(duì)膏體擴(kuò)展度的影響

不同料漿濃度下，灰砂比對(duì)膏體擴(kuò)展度的影響規(guī)律相同，因此，以76%料漿濃度下尾砂A和尾砂C為例，進(jìn)行作圖分析，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，在其他條件相同的情況下，灰砂比越小，膏體擴(kuò)展度越大。料漿濃度76%時(shí)，尾砂A制成的膏體灰砂比由1∶12減小到1∶48，膏體擴(kuò)展度增大了10.4%，尾砂C制成的膏體灰砂比由1∶12減小到1∶48，膏體擴(kuò)展度增大了12.2%。細(xì)尾砂制成的膏體因灰砂比的變化導(dǎo)致擴(kuò)展度的變化更明顯。

試驗(yàn)中使用的新型膠結(jié)媒介比表面積為450 m2/kg，比尾砂細(xì)得多?；疑氨仍酱?，新型膠結(jié)媒介用量越多，膏體中細(xì)顆粒越多，顆粒比表面積增大，吸附水增多，自由水較少，因此，膏體流動(dòng)性變差，擴(kuò)展度小。與尾砂A相比，尾砂C中細(xì)顆粒含量更多，粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為71.68%，灰砂比變化導(dǎo)致料漿中細(xì)顆粒含量的變化影響更大，因此對(duì)擴(kuò)展度影響更明顯。

2.1.3 料漿濃度對(duì)膏體擴(kuò)展度的影響

不同灰砂比下，料漿濃度對(duì)膏體擴(kuò)展度的影響規(guī)律相同，因此，以1∶24灰砂比下尾砂A和尾砂C為例，進(jìn)行作圖分析，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，在其他條件相同的情況下，料漿濃度越大，膏體擴(kuò)展度越小?；疑氨?∶24時(shí)，料漿濃度由73%增大到79%，尾砂A制成的膏體擴(kuò)展度減少了28.6%，尾砂C制成的膏體擴(kuò)展度減少了32.6%。與粗尾砂相比，細(xì)尾砂制成的膏體因料漿濃度的增加導(dǎo)致擴(kuò)展度的減少更加明顯。

料漿濃度增大，膏體中顆粒含量增多，水的用量減少，相應(yīng)的自由水含量減少，顆粒間彼此碰撞的機(jī)會(huì)增大，膏體的流動(dòng)性變差，擴(kuò)展度減小。尾砂C作為細(xì)尾砂，比表面積相對(duì)較大，料漿濃度增大，料漿中顆粒對(duì)水的吸附能力比粗尾砂更強(qiáng)，導(dǎo)致膏體擴(kuò)展度的減小更為明顯。

2.2 膏體充填材料流變參數(shù)

通過(guò)流變性能試驗(yàn)測(cè)得了各組膏體的流變曲線(xiàn)，采用Bingham模型進(jìn)行回歸得到各組的屈服應(yīng)力、塑性黏度［22］。屈服應(yīng)力是膏體發(fā)生流動(dòng)時(shí)所需要的臨界剪切應(yīng)力，是由于顆粒間相互作用力以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的［23］。塑性黏度則是由顆粒間相互作用力、水泥水化動(dòng)力和顆粒間黏滯力形成，反映了在剪切應(yīng)力作用下膏體變形的速率［24-25］。

2.2.1 尾砂細(xì)度對(duì)膏體流變參數(shù)的影響

圖5、圖6分別為尾砂細(xì)度對(duì)膏體屈服應(yīng)力和塑性黏度的影響。

由圖5和圖6可知，在其他條件相同的情況下，尾砂A、尾砂B、尾砂C制成的膏體屈服應(yīng)力、塑性黏度依次增大，即尾砂越細(xì)，膏體屈服應(yīng)力和塑性黏度越大。其中，料漿濃度為73%、灰砂比為1∶48時(shí)，粗細(xì)尾砂制成的膏體之間流變參數(shù)的差異最明顯，尾砂C制成的膏體與尾砂A制成的膏體相比，屈服應(yīng)力提高了70.4%、塑性黏度提高了56.1%。

尾砂A中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為29.36%，細(xì)顆粒無(wú)法填滿(mǎn)粗顆粒間的空隙，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松散，顆粒間相互作用力較弱，且一般不會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而屈服應(yīng)力小。由于顆粒間結(jié)構(gòu)松散，顆粒間的相互作用力和黏滯力都較小，因此在剪切應(yīng)力作用下膏體變形更快，因而塑性黏度小。尾砂C中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為71.68%，不僅能填充粗顆粒間的空隙，而且由于比表面積增大，顆粒間的自由水減少，顆粒間的距離更近，顆粒間相互吸附形成絮凝網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而屈服應(yīng)力大。顆粒間水膜變薄，顆粒間黏滯力增大，從而使得剪切應(yīng)力作用下膏體變形變慢，塑性黏度增大。

2.2.2 灰砂比對(duì)膏體流變參數(shù)的影響

不同料漿濃度下，灰砂比對(duì)膏體流變參數(shù)的影響規(guī)律相同，因此，以76%料漿濃度下尾砂A和尾砂C為例，進(jìn)行作圖分析，結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，在其他條件相同的情況下，灰砂比越小，膏體屈服應(yīng)力和塑性黏度越小。料漿濃度76%時(shí)，灰砂比由1∶12減少到1∶48，尾砂A制成的膏體屈服應(yīng)力減小了25.1%，塑性黏度減小了32.4%，尾砂C制成的膏體屈服應(yīng)力減小了23.1%，塑性黏度減小了17.2%。與細(xì)尾砂相比，粗尾砂制成的膏體因灰砂比減小，屈服應(yīng)力和塑性黏度的減小更明顯。

灰砂比減小，新型膠結(jié)媒介用量減少，膏體中細(xì)顆粒含量減少，顆粒間互相吸附形成網(wǎng)狀的機(jī)會(huì)減少，因此，屈服應(yīng)力減小。顆粒間的相互作用力和黏聚力也較小，膏體在剪切應(yīng)力作用下的變形速率增大，因此，塑性黏度減小。尾砂A中的細(xì)顆粒含量少，因此，新型膠結(jié)媒介這部分細(xì)顆粒的減少導(dǎo)致粗顆粒間結(jié)構(gòu)更松散，顆粒間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更少，顆粒間水化動(dòng)力和黏滯力減少，從而導(dǎo)致灰砂比的變化對(duì)粗尾砂膏體流變性能的影響大。

2.2.3 料漿濃度對(duì)膏體流變參數(shù)的影響

不同灰砂比下，料漿濃度對(duì)膏體流變參數(shù)的影響規(guī)律相同，因此，以1∶24灰砂比下尾砂A和尾砂C為例，進(jìn)行作圖分析，結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，在其他條件相同的情況下，料漿濃度越大，膏體屈服應(yīng)力和塑性黏度越大?；疑氨?∶24時(shí)，料漿濃度由73%增大到79%，尾砂A制成的膏體屈服應(yīng)力增加了31.8%，塑性黏度增加了80.7%，尾砂C制成的膏體屈服應(yīng)力增加了34.6%，塑性黏度增加了33.9%。

料漿濃度增大，料漿中的顆粒增多，顆粒間相互吸引更容易形成網(wǎng)狀，因此，膏體屈服應(yīng)力大。同時(shí)，顆粒增多會(huì)導(dǎo)致顆粒間的水膜變薄，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中顆粒間相互碰撞機(jī)會(huì)增多，顆粒間的相互作用力和黏滯力增大，因此，膏體塑性黏度增大。

2.3 膏體充填材料抗壓強(qiáng)度

2.3.1 尾砂細(xì)度對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響

在全尾砂膏體充填使用傳統(tǒng)膠凝材料的情況下，通常尾砂中細(xì)顆粒越多，充填體的強(qiáng)度越低［26-28］。以膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度為例，作圖分析尾砂細(xì)度對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，在其他條件相同的情況下，新型膠結(jié)媒介作用下尾砂A、尾砂B、尾砂C膏體充填材料的56 d抗壓強(qiáng)度依次增大。

尾砂A中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為29.36%，尾砂B中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為70.66%，而尾砂A中Al2O3和SiO2的含量為50.67%，尾砂B中Al2O3和SiO2的含量為49.42%。尾砂A與尾砂B中Al2O3和SiO2的含量幾乎相同，尾砂B中粒徑75 μm以下細(xì)顆粒含量明顯高于尾砂A，而相同條件下，尾砂B制成的膏體充填材料抗壓強(qiáng)度明顯高于尾砂A制成的膏體充填材料。其中，料漿濃度79%、灰砂比1∶48時(shí)，尾砂B膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度比尾砂A膏體充填材料提高了143%。說(shuō)明其他條件相同的情況下，尾砂越細(xì)，膏體充填材料抗壓強(qiáng)度越高，且尾砂細(xì)度對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響很大。

尾砂B中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為70.66%，尾砂C中粒徑75μm以下細(xì)顆粒含量為71.68%，而尾砂B中Al2O3和SiO2的含量為49.42%，而尾砂C中Al2O3和SiO2的含量為83.44%。尾砂B與尾砂C的粒徑分布幾乎相同，尾砂C中Al2O3和SiO2的含量明顯高于尾砂B，而相同條件下，尾砂C制成的膏體充填材料抗壓強(qiáng)度高于尾砂B制成的膏體充填材料。其中，料漿濃度73%、灰砂比1∶12時(shí)，尾砂C膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度比尾砂B膏體充填材料提高了44.3%，說(shuō)明其他條件相同的情況下，尾砂中Al2O3和SiO2的含量越高，膏體充填材料抗壓強(qiáng)度越高。

尾砂C在料漿濃度79%下，灰砂比1∶12時(shí)膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度為2.90 MPa，灰砂比1∶24時(shí)56 d抗壓強(qiáng)度為2.78 MPa，灰砂比1∶48時(shí)56 d抗壓強(qiáng)度為2.71 MPa。在料漿濃度高時(shí)，灰砂比1∶48與1∶12兩種情況下尾砂C制成的膏體材料抗壓強(qiáng)度相差無(wú)幾，說(shuō)明料漿濃度高的情況下，新型膠結(jié)媒介用量少，細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填材料抗壓強(qiáng)度依舊高。結(jié)合2.1節(jié)中結(jié)論，細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填材料在料漿濃度高、灰砂比小的情況下，膏體擴(kuò)展度更大，流動(dòng)性好，更適合施工。

2.3.2 灰砂比對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響

不同料漿濃度下，灰砂比對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律相同，因此，以76%料漿濃度下尾砂A和尾砂C的56 d抗壓強(qiáng)度為例，進(jìn)行作圖分析，結(jié)果如圖10所示。由圖10可知，在其他條件相同的情況下，灰砂比越小，膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度越低。

料漿濃度76%時(shí)，灰砂比從1∶12減少到1∶48，新型膠結(jié)媒介用量減少了75%，尾砂A制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度減少了19.2%，尾砂C制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度減少了20.5%。說(shuō)明新型膠結(jié)媒介用量的變化對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響不大。

2.3.3 料漿濃度對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響

不同灰砂比下，料漿濃度對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律相同，因此，以1∶24灰砂比下尾砂A和尾砂C的56 d抗壓強(qiáng)度為例，進(jìn)行作圖分析，結(jié)果如圖11所示。由圖11可知，在其他條件相同的情況下，料漿濃度越大，膏體充填材料抗壓強(qiáng)度越高。在灰砂比1∶24時(shí)，料漿濃度由73%提高到76%，尾砂A制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度提高了75.8%，料漿濃度由76%提高到79%，尾砂A制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度提高了87.0%；料漿濃度由73%提高到76%，尾砂C制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度提高了33.3%，料漿濃度由76%提高到79%，尾砂C制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度提高了134.9%。其他條件相同的情況下，料漿濃度由73%提高到76%膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的增大遠(yuǎn)小于料漿濃度由76%提高到79%時(shí)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度的增大。細(xì)尾砂制成的膏體充填材料對(duì)因料漿濃度增大導(dǎo)致的抗壓強(qiáng)度提高更加明顯。

2.4 微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析

由2.3節(jié)可知，細(xì)尾砂在料漿濃度高時(shí)，灰砂比不同，抗壓強(qiáng)度相差不大，故選取79%料漿濃度、灰砂比1∶48下尾砂A和尾砂C的56 d齡期試塊進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)果如圖12所示。

由圖12可以看出，相同配比下56 d齡期時(shí)，尾砂C制成的膏體充填材料試塊比尾砂A的更加密實(shí)，顆粒間空隙更小，且顆粒表面形成的針狀物更多，彼此相互搭接，產(chǎn)生強(qiáng)度。

選取圖12（b）中的“1”點(diǎn)進(jìn)行能譜分析（EDS），能譜分析結(jié)果見(jiàn)圖13。

由圖13可以看出，圖中主要元素為O、Si、Ca、Al、S、Mg，其中Ca/Si約為0.86，Si/Al約為1.91。C—S—H凝膠的Ca/Si約為1.2～1.5，鈣礬石的Ca/Si約為0.8，Si/Al約為 3.4［29］。圖中生成物質(zhì)的 Ca/Si小于 C—S—H凝膠的Ca/Si，與鈣礬石的Ca/Si相近，但其Si/Al低于鈣礬石的Si/Al。因此，生成物中包括鈣礬石和含硅化合物。

3 結(jié)論

（1）在相同條件下，尾砂越細(xì)，膏體擴(kuò)展度越小；灰砂比越小，膏體擴(kuò)展度越大；料漿濃度越大，膏體擴(kuò)展度越小。

（2）在相同條件下，尾砂越細(xì)，膏體屈服應(yīng)力和塑性黏度越大；灰砂比越小，膏體的屈服應(yīng)力和塑性黏度越??；料漿濃度越大，膏體的屈服應(yīng)力和塑性黏度越大。

（3）在相同條件下，尾砂越細(xì)，膏體充填材料抗壓強(qiáng)度越高。相同條件下尾砂B制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度比尾砂A的最多提高143%；相同條件下，尾砂中Al2O3和SiO2含量越多，膏體充填材料抗壓強(qiáng)度越高。相同條件下尾砂C制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度比尾砂B的最多提高44.3%；細(xì)尾砂在料漿濃度高的情況下，不同灰砂比下膏體充填材料抗壓強(qiáng)度幾乎相同。尾砂C在料漿濃度79%時(shí)，灰砂比1∶12的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度為2.90 MPa，灰砂比1∶48的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度為2.71 MPa；灰砂比的變化即新型膠結(jié)媒介用量的變化對(duì)膏體充填材料抗壓強(qiáng)度影響不大，新型膠結(jié)媒介用量減少75%，尾砂A制成的膏體充填材料56 d抗壓強(qiáng)度只減少了19.2%；相同條件下，料漿濃度越高，膏體充填材料抗壓強(qiáng)度越高；細(xì)尾砂制成的膏體充填材料因料漿濃度的提高抗壓強(qiáng)度提高明顯。

（4）膏體充填材料試塊內(nèi)顆粒表面生成針狀物質(zhì)彼此搭接，使顆粒間的空隙縮小，結(jié)構(gòu)致密，為充填體提供強(qiáng)度，生成物為鈣礬石和含硅化合物。

（5）新型膠結(jié)媒介作用下細(xì)粒級(jí)全尾砂膏體充填材料在高料漿濃度、低灰砂比時(shí)流動(dòng)性能和力學(xué)性能都較好。使用新型膠結(jié)媒介可取代傳統(tǒng)膠凝材料，在節(jié)約充填成本的同時(shí)，利用細(xì)粒級(jí)全尾砂進(jìn)行膏體充填，可合理高效地消耗細(xì)粒級(jí)全尾砂。本文不足之處在于試驗(yàn)過(guò)程中未明確膏體充填材料生成物的具體結(jié)構(gòu)，下一步將重點(diǎn)研究。