丁東彥，魏忠振

（1.蘭州有色冶金設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省應(yīng)急管理廳，甘肅 蘭州 730000）

礦產(chǎn)資源是世界重要自然資源的一種，也是社會和國民經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。我國是個人口基數(shù)大國，而且當(dāng)前我國正處在經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對礦產(chǎn)資源的需求量也在日益增加。然而礦產(chǎn)資源的開采給自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境生態(tài)結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題。尤其是邊坡露天開采項目，不但會造成土地景觀和土地資源的破壞誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，而且對水文水資源會造成干擾加劇水土流失現(xiàn)象，同時生物多樣性會發(fā)生損失現(xiàn)象。目前，為了解決露天采坑造成的生態(tài)環(huán)境問題，部分企業(yè)轉(zhuǎn)為地下開采[1]，隨著露天轉(zhuǎn)地下的開采，尾礦排放量增大，出現(xiàn)尾礦無法排放的情況和建設(shè)尾礦庫時征地困難等一系列問題，嚴(yán)重影響制約了礦山的發(fā)展。采用尾砂膠結(jié)料治理露天采坑，可以較好的解決尾礦庫的建設(shè)與征地問題，為企業(yè)和社會帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效益。同時，可以及時復(fù)墾恢復(fù)生態(tài)結(jié)構(gòu)，改善礦產(chǎn)資源開采造成的生態(tài)環(huán)境問題。由于部分選礦工藝產(chǎn)生的尾礦粒度極細(xì)且含有污染物[2]，在邊坡露天采場治理中直接堆存尾砂不但穩(wěn)定性無法保證，而且存在環(huán)保問題，為了提高尾砂的堆存穩(wěn)定性，防止尾砂中的污染物浸出污染環(huán)境，改善極細(xì)尾砂的物理力學(xué)特性十分有必要，因此研究極細(xì)干尾砂膠結(jié)料的物理力學(xué)特性對邊坡露天采場的治理有很大的意義。

1 極細(xì)干尾砂膠結(jié)料配比分析

1.1 尾砂物理化學(xué)特性

以某金礦公司選礦產(chǎn)生的全尾砂為例，尾砂粒度-200目的顆粒累計含量高達(dá)96.3%，-400目的顆粒累計含量高達(dá)89.7%，尾砂最大的特點是顆粒粒度極細(xì)[3]。根據(jù)尾砂判別標(biāo)準(zhǔn)表和粒徑分布曲線可知，該尾砂類型屬于尾粉土，粒徑分布曲線如圖1所示。

圖1 尾砂粒徑分布曲線

尾砂主要物理參數(shù)包括比重、密實容重、松散容重、最大孔隙率、最小孔隙率及自然安息角。尾砂物理參數(shù)如表1。

表1 尾砂主要物理參數(shù)

經(jīng)過試驗測定，尾砂中含有較多的SiO2、CaO、MgO、Al2O3等成分，尾砂主要化學(xué)成分如表2。

表2 尾砂化學(xué)成分

從試驗結(jié)果可以看出，尾砂中含有少量的S，經(jīng)過氧化后生成（SO4）2-，會使尾砂膠結(jié)料發(fā)生脹裂而被侵蝕，對尾砂膠結(jié)料的后期強度有不利的影響。但是尾砂含有大量的SiO2，SiO2的存在對尾砂膠結(jié)料強度的增長非常有利，同時尾砂中較多的CaO、MgO、Al2O3可以改善尾砂膠結(jié)料的膠結(jié)力和凝聚力[4]。

1.2 配比試驗方案設(shè)計

本次強度配比試驗骨料采用經(jīng)過壓濾后的干全尾砂，膠凝料選用當(dāng)?shù)氐钠胀ü杷猁}425水泥，制作低配比試驗試塊，選用不同的含水率、不同的灰砂比、不同的養(yǎng)護(hù)齡期進(jìn)行強度測試，最終根據(jù)實際含水率結(jié)合塌落度結(jié)果選取合適的配比方案[5]。尾砂膠結(jié)料配比試驗方案設(shè)計如下：

①灰砂比分別為1:20、1:30、1:40、1:50；②含水率分別為13.0%、16.0%、24.0%三組；③養(yǎng)護(hù)期為7d、14d、28d。

1.3 尾砂膠結(jié)料強度試驗

按照配比試驗方案分別制作不同灰砂比以及不同含水率的試塊，經(jīng)過7d、14d、28d三個不同的養(yǎng)護(hù)期，對各試塊進(jìn)行強度測定。試驗過程見圖2，強度結(jié)果值見表3。

圖2 試驗過程

表3 強度結(jié)果值

1.4 試驗結(jié)果分析

當(dāng)尾砂含水率一定時，配比越大，即水泥添加量越多，試塊凝結(jié)速度越快，各齡期試塊的強度也越大；對于同一含水率和齡期、不同灰砂比的試塊，隨著灰砂比的提高，強度也隨之增加；同一灰砂比，含水率越高，強度反而降低，但含水率與強度不滿足反相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)論

（1）本文首次嘗試采用極細(xì)干尾砂配置膠結(jié)料，并測定不同配比下的試塊強度。

（2）通過試驗可知，在實際尾砂含水率一定時，膠結(jié)料的強度與灰砂比成正相關(guān)關(guān)系，在28天養(yǎng)護(hù)期內(nèi)膠結(jié)料的強度與養(yǎng)護(hù)齡期成正相關(guān)關(guān)系。

（3）通過試驗得出不同配比和不同含水率極細(xì)干尾砂膠結(jié)料的強度，在尾砂膠結(jié)料治理邊坡露天采場中，結(jié)合選廠生產(chǎn)的實際尾砂特性以及所需尾砂膠結(jié)料強度要求等，選取合適的配比拌制尾砂膠結(jié)料，試驗結(jié)果為邊坡露天采場治理中尾砂膠結(jié)料的配比選取提供參考依據(jù)。