磷矿浮选尾矿复合固废制备胶结充填材料实验研究

董颢敏; 刘明霞; 姚兆辉; 汪国靖; 张汉泉

生态产业科学与磷氟工程 ›› 2026, Vol. 41 ›› Issue (9) : 7 -13+27.

董颢敏, 刘明霞, 姚兆辉, 汪国靖, 张汉泉

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摘要

针对磷矿浮选尾矿利用率低及传统水泥基充填材料成本偏高、碳排放量大等问题，以磷矿正反浮选尾矿为主要原料，采用普通硅酸盐水泥作为基础胶凝组分，利用煅烧磷尾矿、磷石膏部分替代水泥，并外加聚羧酸高效减水剂，制备固废基胶结充填材料。系统研究原料配比、固废替代比例、外加减水剂对充填体成型性能及抗压强度的影响，并结合水化过程与物相变化揭示材料硬化机制。实验结果表明，在磷矿正浮选尾矿体系下，充填最优磷尾矿与水泥质量比为12∶1，养护时间3、14 d的抗压强度分别为1.12、1.31 MPa。煅粉替代水泥后，养护3、14 d试块无法脱模，28 d抗压强度最高1.27 MPa。掺入0.8%减水剂，抗压强度升至1.668 MPa。采用磷石膏复配，28 d抗压强度最高达2.635 MPa。在磷矿反浮选尾矿体系下，充填最优磷尾矿与水泥质量比12∶1，养护时间14、28 d抗压强度分别为2.34、2.42 MPa。煅粉替代水泥早期难以脱模，28 d抗压强度仅0.28～1.03 MPa。当掺入0.8%减水剂后，水泥与煅粉质量比为0.75∶0.25时抗压强度最高（1.402 MPa）。当水泥与磷石膏质量比为0.9∶0.1时，28 d抗压强度为2.894 MPa，综合性能更佳。反浮选尾矿充填体系的抗压强度优于正浮选尾矿体系。经配比优化后的充填材料能够满足矿山井下充填的强度标准，实现磷尾矿、磷石膏等大宗工业固废协同资源化处理，降低充填成本，为磷系固废绿色低碳利用及绿色矿山建设提供技术参考。