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
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 镁渣 改性 矿山充填 环境 固废处理
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 采矿理论与工程
• 页码范围: 3833-3845
• 页数: 13页
• 分类号: TD823.7
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2021.0739

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-Ca2SiO4,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.