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1 绪论 1

1.1 尾矿的产生与分类 1

1.1.1 尾矿产生 1

1.1.2 尾砂分类 3

1.1.3 尾砂特点 5

1.2 尾砂处置途径与方法 7

1.2.1 尾矿库湿式排放 7

1.2.2 尾砂干式堆存技术 8

1.2.3 充填矿山采空区 9

1.2.4 生产建筑材料 9

1.3 尾砂固结排放技术 11

1.3.1 研究背景 11

1.3.2 研究内容 13

1.3.3 研究方法与技术路线 14

2 新型全尾砂固结胶凝材料研究 16

2.1 西石门铁矿全尾砂基本性质 16

2.1.1 粒度分析 16

2.1.2 化学成分 17

2.2 尾砂固结胶凝材料研究现状 18

2.2.1 硅酸盐类水泥 18

2.2.2 高水速凝胶结材料 19

2.2.3 水泥基水泥代用品 19

2.3 新型全尾砂固结材料设计 21

2.3.1 设计思路 21

2.3.2 矿渣物理化学性质 22

2.3.3 固结剂基本组成 26

2.4 物理力学性能测试 27

2.4.1 基本物理力学性能 27

2.4.2 全尾砂固结性能 28

2.4.3 固结料浆流动性能 30

2.5 水化机理研究 32

2.5.1 水化产物分析 32

2.5.2 水化过程与水化机理 34

2.6 固结机理分析 38

2.6.1 固结体微观结构分析 38

2.6.2 尾砂固结机理 40

2.7 生产成本分析 40

2.7.1 生产工艺过程 40

2.7.2 生产成本比较分析 42

2.8 本章小结 43

3 全尾砂固结机理与配比研究 45

3.1 现有尾砂固结胶凝材料选择 45

3.1.1 普通硅酸盐水泥 45

3.1.2 矿渣硅酸盐水泥 47

3.1.3 固结胶凝材料选择 48

3.2 矿渣硅酸盐水泥改性试验 50

3.2.1 改性试验研究目的 51

3.2.2 尾砂固结常用外加剂 51

3.2.3 改性实验设计 54

3.2.4 试验结果分析 56

3.3 全尾砂固结机理分析 61

3.3.1 固结体水化产物分析 61

3.3.2 固结体微观结构分析 63

3.3.3 矿渣水泥固砂机理分析 63

3.3.4 尾砂固结数值模拟研究 65

3.4 固结体配比设计 73

3.4.1 固结排放力学特性 73

3.4.2 强度发展规律研究 77

3.4.3 脱水干料析水试验 80

3.4.4 固结体泥化试验 82

3.5 低温环境固结研究 85

3.5.1 低温环境固结机理分析 85

3.5.2 邯郸地区冬季气温 88

3.5.3 低温环境固结试验 89

3.6 本章小结 93

4 尾砂高效脱水固结一体化技术研究 95

4.1 尾砂浓缩脱水技术 95

4.2 全尾砂固结排放工艺模式 98

4.3 全尾砂料浆脱水工艺研究 99

4.3.1 全尾砂料浆沉降性能 99

4.3.2 脱水过滤设备选择 106

4.3.3 全尾砂浆脱水工艺试验 115

4.4 固结排放工业试验 120

4.4.1 工艺系统设计 120

4.4.2 工业试验方案 122

4.4.3 小型工业试验 125

4.5 本章小结 136

5 60万吨／年尾砂固结排放系统建设与生产 138

5.1 固结排放系统规模确定 138

5.1.1 确定原则 138

5.1.2 尾矿库剩余库容与可排尾的塌陷区容量 138

5.1.3 生产运行现状 139

5.1.4 北区塌陷坑尾砂固结排放系统规模 141

5.2 尾砂固结排放系统建设 142

5.2.1 系统设计概述 142

5.2.2 系统总图建设 148

5.2.3 滤前浓密系统建设 149

5.2.4 固结材料添加系统建设 154

5.2.5 脱水过滤系统建设 156

5.2.6 固结尾砂输送与排放 158

5.2.7 检测控制系统建设 159

5.3 尾砂固结排放工艺优化 160

5.3.1 固结排放工艺流程 160

5.3.2 主要设备及其性能 161

5.3.3 生产数据监测及参数优化 167

5.4 系统产能与成本分析 175

5.4.1 产能分析 175

5.4.2 成本分析 177

5.5 本章小结 179

6 尾砂固结排放系统保障 180

6.1 固结排放系统操作规程 180

6.1.1 系统运行程序 180

6.1.2 HRC18型浓密机 180

6.1.3 圆盘真空过滤机 182

6.1.4 其他 185

6.2 系统故障及解决建议 187

6.2.1 尾砂浆浓密系统 187

6.2.2 水泥给料系统 188

6.2.3 尾砂浆搅拌系统 189

6.2.4 脱水过滤系统 189

6.2.5 干料输送系统 190

6.2.6 系统优化建议 190

6.3 本章小结 193

7 尾砂固结体稳定性研究与安全评价 194

7.1 固结排尾安全评价 194

7.1.1 塌陷坑尾砂固结排放的安全要求 194

7.1.2 安全隐患及预防对策 195

7.1.3 塌陷区危险监测及处理对策 197

7.1.4 安全保障措施 198

7.2 北区塌陷坑的稳定性研究 199

7.2.1 本构模型选择 200

7.2.2 模型建立与参数选取 200

7.2.3 数值模拟结果分析 202

7.3 固结堆存的稳定性分析 205

7.3.1 方案设计 205

7.3.2 数值模型建立 206

7.3.3 结果分析 206

7.4 固结体稳定性分析 212

7.4.1 模型建立 212

7.4.2 数值模拟方案 214

7.4.3 水泥掺量对边坡稳定性的影响 214

7.4.4 降雨对固结体稳定性的影响 216

7.4.5 渗水作用对固结体稳定性的影响 225

7.4.6 采动对固结体稳定性的影响 228

7.5 本章小结 230

8 尾砂固结排放经济效益与环境影响分析 231

8.1 经济效益分析 231

8.1.1 直接经济效益分析 231

8.1.2 塌陷坑固结排放与尾矿库排尾比较 231

8.2 社会效益与环境效益分析 236

8.3 环境影响评价 236

8.3.1 环境现状 236

8.3.2 污染源分析 237

8.3.3 环境质量监测与评价 238

8.3.4 污染防治措施 239

8.4 本章小结 242

附表 邯郸地区2004～2006年冬季温度变化 243

参考文献 244