镁渣的改性及其在矿山充填领域的应用探索

作     者：刘浪 阮仕山 方治余 侯东壮 张波 孙伟吉 LIU Lang;RUAN Shishan;FANG Zhiyu;HOU Dongzhuang;ZHANG Bo;SUN Weiji

作者机构：西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安弗尔绿创矿业科技有限责任公司陕西西安710054 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2021年第46卷第12期

页      面：3833-3845页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0813[工学-建筑学] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52074212 51874229 51674188)。 

主　　题：镁渣 改性 矿山充填 环境 固废处理 

摘      要：随着全球镁行业的快速发展,以皮江法为主的炼镁过程中产生大量冶炼废渣(镁渣)不断堆积,对环境的威胁与日俱增。如何大规模无害化处理镁渣,并实现镁渣的资源化利用,对推进金属镁行业的发展和环境的保护至关重要。通过总结镁渣的基本特性和应用现状,分析了镁渣的膨胀和胶凝特性机理。鉴于镁渣活性低,大多数镁渣的应用常常配合粉磨、急冷和添加激活剂等激活方式,但是仍然没有根本解决镁渣活性低和膨胀的问题。因此,提出了使用化学稳定剂对镁渣进行改性处理,阐明了改性原理和改性过程,并通过室内试验和工业试验成功获得了一种改性镁渣(MMS)。MMS呈完整球团状,硬度高且性质稳定,富含β-Ca_(2)SiO_(4),具有良好的水化活性。在此基础上,研究使用MMS混合粉煤灰作为胶凝剂,并以风积沙为骨料制备了一种新型膏体充填材料(MFPB),发现MFPB具有良好的基本性能。其中,MFPB的mini-坍落度值在127~141 mm,28 d强度可达5.249~7.491 MPa,并且具有良好的环境稳定性。基于以上理论和试验研究,在麻黄梁煤矿开展了工业试验,将MFPB用于井下充填,井下28 d取心平均强度可达6.23 MPa。如将该技术推广,不仅能把镁渣、粉煤灰等固废进行大规模产业化处理,还可大幅度降低矿山充填的成本。