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綠色充填膠凝材料研發及尾砂似膏體制備采礦技術

隨著我國對環境保護越來越重視，充填采礦技術得到越來越廣泛應用。通常僅用于有色、黃金、貴金屬等高價值礦體開采的全尾砂充填采礦法，近 10 年來已在鐵礦、煤礦等低價值資源開發中應用，并且具有逐年發展趨勢。與其他采礦方法相比，充填法采礦不僅采礦工藝復雜，生產能力低，而且充填采礦成本高，因此采礦經濟效益差，影響充填采礦技術推廣應用。特別對于低品位大型鐵礦，通常以水泥作為膠凝材料實施全尾砂充填法開采，其膠結充填體強度低，水泥用量大，導致充填采礦成本居高不下，顯著降低充填采礦經濟效益。近 10 多年來，人們一直在探索低成本充填膠凝材料以及膏體充填技術。以膠固粉為代表的新型充填膠凝材料在充填礦山中應用，獲得顯著的經濟、社會和環保效益。膠固粉一類新型充填膠凝材料以礦渣為主，與復合激發劑（C 料）在礦山制備。近年來，隨著我國對環保重視和管理，對鋼鐵和水泥產業限產，作為水泥摻合料的礦渣成為一種寶貴的短缺資源，其材料成本在逐年提高且供不應求；由于激發劑成本提高和遠距離運費，由此制備的膠固粉一類全尾砂充填膠凝材料成本逐年提高，目前基本上接近 42.5 普通硅酸鹽水泥材料成本。鋼渣、脫硫石膏、氟石膏、磷石膏、電石渣、鎂渣等低品質固體廢棄物資源，由于其活性低、資源化利用成本高，作為水泥摻合料存在安定性等問題，因此資源化利用率低，目前仍是名副其實的固體廢棄物。本項目利用鋼渣等低品質固體廢棄物，開發全固廢綠色充填膠凝材料，以及超細尾砂似膏體制備技術，在充填礦山尤其是低價值充填礦山應用，不僅能夠顯著降低充填采礦成本，而且還可以實現低品質固體廢棄物資源化高附加值和規模化利用。本項目核心技術成果開發出的全固廢綠色充填膠凝材料，與水泥和膠固粉相比，充填材料成本大約是水泥或膠固粉成本的 50%~70%，而固廢廢棄物利用100%，其中較難利用的鋼渣、脫硫石膏等低品質固體廢棄物利用率將達到 55%以上。與膠固粉相比，其膠結體早期強度較低，但后期強度（28d）基本持平。因此，該種充填膠凝材料可以應用于大型貧鐵礦階段嗣后充填礦山以及對早期強度要求不高的上向分層進路膠結充填采礦法。

北京科技大學 2021-04-13

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