尾矿固化材料的分类与应用

尾矿固化是以尾矿为主要原料，通过添加固化材料，改变尾矿的物理化学性质，能有效提高尾矿的力学强度；经固化的尾矿可用于采空区充填、建筑材料制备、地基路面铺设等，从而大规模消纳尾矿。

固化材料分类

    1.水泥

    水泥作为常用的固化材料，在矿山行业应用广泛，其种类主要有硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，其中以硅酸盐水泥使用最广。

    全尾砂中的Al203与水泥水化产物Ca（OH）2（CH）反应可生成水化铝酸钙（C-A-H），再同水泥中的石膏（CaS04）反应生成钙矾石（AFt）。针状物钙矾石充填在尾砂颗粒中，减小了颗粒间空隙；随着时间的增加，水泥水化程度不断加深，水化产物即水化硅酸钙（C-S-H）凝胶增多，通过吸附扩散作用包裹黏结尾砂颗粒，从而提高尾砂的抗压强度。

    2.高水固结材料

高水固结材料由甲、乙两种粉料组成，是一种能够快速凝结固化的固体材料。甲料是以硫酸铝盐为主要成分的特种水泥熟料，其化学成分为S03、Ca0、Al203、Si02、Mg0、Fe203、TiO2，pH在9～10；乙料是由硬石膏、生石灰和多种促凝剂共同磨细制成的粉状物料，pH在ll～l2。

高水材料主要通过水化反应生成钙矾石来提高试块强度，甲料提供生成钙矾石所需的Al3+、SO42－、Ca2+，乙料中的生石灰遇水反应生成Ca（OH）2，提供碱性环境。钙矾石形成的网状或树枝状结构，不仅能提高试块强度，其空隙还能容纳大量吸附水，体积含水率可高于90％。在合理的溶液配比条件下，浆体将形成最佳针状钙矾石，充填在已经形成的钙矾石网状结构中。

    3. HAS土壤固化剂

   HAS土壤固化剂是一种基于硅酸基工业废渣的灰渣胶凝材料，不同于传统的水泥石灰固化体系，其以硅铝结构为主，具有良好的耐水耐久性。HAS固化剂主要由标准矿渣（占60％以上）配以石膏、低含量水泥熟料、激发母料等制成。HAS固化剂能固结黏土、粉土、膨胀土、砂壤土、含泥石屑、级配碎石、粉煤灰、尾矿、工业废渣、淤泥质土等，应用较为广泛。

HAS固化剂利用尾砂矿物成分中的硅酸盐矿物进行固化反应，因其本身水化反应可生成水化硅酸钙、氟碳矿物，能很好地与尾砂颗粒产生同相接触，减少尾砂颗粒之间的空隙；此外，HAS固化剂能与尾砂颗粒中的硅铝酸盐矿物发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，从而加强与尾砂颗粒间的同相接触，最终提高尾砂的抗压强度。

   4.地聚物固化材料

地聚物是一种通过碱激发富含活性硅铝的天然矿物或工业废渣，在常温或一定养护条件下经过“溶解—单体重构—缩聚”反应凝结硬化后生成的具有沸石架构或空间网络结构的无机胶凝材料，具有质量轻、可实现工业废渣资源化利用等优点。含有活性硅铝的天然矿物主要是偏高岭土，工业废渣主要有粉煤灰、矿渣、钢渣等。