Бесцементные закладочные смеси на основе водорастворимых техногенных отходов

Abstract

Актуальность исследования обусловлена увеличением воздействия деятельности горно-обогатительных и металлургических предприятий на экологию. Приоритетным направлением является создание и применение щадящих геотехнологий, снижающих уровень влияния горно-обогатительного производства на экосистему. С каждым годом происходит интенсификация образования отходов горного, обогатительного и металлургического производств, что приводит к увеличению объемов техногенных массивов. Данный факт предопределяет необходимость их утилизации. Использование техногенных отходов водорастворимых руд для замены специально добываемого инертного компонента при приготовлении закладочного композита, а замена цементного вяжущего на отходы магниевого и содового производств или шлаки металлургических заводов, содержащих MgO, представляется хорошим способом их утилизации. Цель работы: создание бесцементной закладочной смеси с улучшенными прочностными и заданными реологическими свойствами на основе активированных техногенных отходов водорастворимых руд при использовании в качестве вяжущего магнийсодержащие шлаки металлургического завода, что позволит реализовать принцип безотходного производства. Объект: закладочная смесь на основе активированных текущих галитовых отходов галургического способа обогащения ПАО "Уралкалий" (инертный заполнитель) и магнийсодержащих шлаков Чусовского металлургического завода (вяжущее), с применением лигносульфоната для улучшения связующей способности и в качестве регулятора реологических свойств. Методология: применялись актуальные государственные стандарты и утверждённая методика исследований; испытания производились на тарированном и исправном оборудовании; активирование производилось в лабораторном дезинтеграторе DESI-11; образцы на сжатие тестировались на испытательном прессе ПИ-2000-А; реологические свойства закладочной смеси исследовались по осадке конуса "СтройЦНИЛа" и растекаемости на вискозиметре Суттарда; достоверность подтверждается повторяемостью результатов при достаточном количестве экспериментов. Результаты. Обоснована допустимость замены цементного вяжущего на магнийсодержащие отходы (шлаки Чусовского металлургического завода). Доказана возможность применения техногенных отходов водорастворимых руд для замены специально добываемого инертного компонента при приготовлении закладочного композита. Приведены результаты исследований замены специально добываемого инертного заполнителя техногенными отходами. Исследовано положительное влияние механической активационной обработки компонентов закладочной смеси на её реологические свойства и прочностные характеристики закладочного массива. Подтверждено применение лингосульфоната в качестве добавки, позволяющей улучшить связующие и реологические свойства закладочной смеси.

The relevance of the research is caused by the increasing the impact of mining processing and metallurgical enterprises on the environment. The priority area is the creation and application of sparing geotechnologies that reduce the level of impact of mining and processing production on the ecosystem. The intensification of waste generation from mining, processing and metallurgical industries occurs every year. This leads to an increase in formation of manmade mass. This fact determines the need for their disposal. A good way of disposal is the use of manmade waste of water-soluble ores as an inert filler for preparing a backfill mixture, and to replace the cement binder with magnesium and soda production waste or metallurgical plant slags containing MgO. The main aim of the research is to create a cementless backfill mixture with improved strength and specified rheological properties based on activated manmade waste of water-soluble ores when using magnesium-containing slags of a metallurgical plant as a binder. This will allow implementing the principle of non-waste production. Object: backfill mixture based on activated current halite waste of the galurgic enrichment method of PJSC "Uralkali" (inert aggregate) and magnesium-containing slags of the Chusovsky metallurgical plant (binder), using lignosulfonate to improve the binding capacity and as a regulator of rheological properties. Methodology: the current State standards and approved research methods were applied; tests were performed on calibrated and serviceable equipment; activation was carried out in a laboratory disintegrator DESI-11, samples for compression were tested on a test press PI-2000-A; the rheological properties of the backfill mixture were studied by the slump compression "StroyTSNIL" and by the flowability on a Suttard viscometer; reliability is confirmed by the repeatability of results with a sufficient number of experiments. Results. The permissibility of replacing the cement binder with magnesium-containing waste (slags of the Chusovsky metallurgical plant) is proved. The possibility of using manmade waste of water-soluble ores to replace a specially extracted inert component in the preparation of a backfill mixture was proved. The results of the research on replacing a specially mined inert filler with technogenic waste are presented. The positive effect of mechanical activation treatment of the backfill mixture components on its rheological properties and strength characteristics of the fill mass was investigated. The use of lingosulfonate was confirmed as an additive that improves the binding and rheological properties of the backfill mixture.