CN113003991B - 一种黄金尾矿路基充填材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公路施工材料技术和资源再生利用领域，特别涉及一种黄金尾矿路基充填材料及其制备方法与应用。通过黄金尾矿路与特定污染因子固化剂粉煤灰和石灰配合，并在活性激发剂作用下，能够将尾矿材料颗粒胶结并堵塞其中的细微孔道结构，最后形成稳定密实的结构强度，作用时效长，同时具有物理吸附作用，能降低重金属离子的溶出，稳定性强。多种污染因子固化剂以及活性激发剂的配合作用还可以解决高含量黄金尾矿导致的路基力学性能强度和稳定性变差的问题，并能更好地固定金属离子。

Description

一种黄金尾矿路基充填材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及公路施工材料技术和资源再生利用领域，特别涉及一种黄金尾矿路基充填材料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着经济的发展，矿物资源不断被开发，尾矿的数量也日渐增长。大量的尾矿得不到回收利用，堆积在尾矿库中，不仅占用土地资源，污染大气、地表水及地下水，而且存在巨大的安全隐患。黄金尾矿的处置问题已经变成制约黄金矿山经济可持续发展的重大因素。
黄金尾矿是指在金矿石选别作业中提取有用目标组分后排出的废渣。从化学成分上看，黄金尾矿中主要含有SiO2，同时含有一定量的CaO、Fe2O3、Al2O3、MgO，少量的贵金属(如Au、Ag)和重金属(如Cu、Pb、Zn)；从矿物组成上看，主要以石英、长石、云母、黏土和残余金属矿物为主；从污染成分上看，主要含有氰化物、汞和各种浮选药剂等。大部分金尾矿含有80％以上的硅铝氧化物等成分，其组成与许多工业建筑材料相似。
一些现有技术利用黄金尾矿代替传统土方材料进行路基填筑，黄金尾矿用量大多为50％左右。发明人研究后发现，如果黄金尾矿用量较少，则不能实现黄金尾矿的充分利用，如果黄金尾矿用量过多或者高于50％，路基的力学性能强度和稳定性明显变差。此外，黄金尾矿用量过多还会导致路基的结构发生变化，重金属离子更容易溶出，无法满足使用要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的黄金尾矿利用不足，或者黄金尾矿用量过多造成的路基的力学性能强度和稳定性降低，以及重金属离子更容易溶出的问题，本发明提出一种黄金尾矿路基充填材料及其制备方法与应用，通过黄金尾矿路与特定污染因子固化剂粉煤灰和石灰配合，并在活性激发剂作用下，能够将尾矿材料颗粒胶结并堵塞其中的细微孔道结构，最后形成稳定密实的结构强度，作用时效长，同时具有物理吸附作用，能降低重金属离子的溶出，稳定性强。多种污染因子固化剂以及活性激发剂的配合作用还可以解决高含量黄金尾矿导致的路基力学性能强度和稳定性变差的问题，并能更好地固定金属离子。
具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
本发明第一方面，提供一种黄金尾矿路基充填材料，包括：黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂和水，所述黄金尾矿质量分数为80％～90％，所述污染因子固化剂包括粉煤灰和石灰。
本发明第二方面，提供一种黄金尾矿路基充填材料的制备方法，包括：
工序一：将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料1；
工序二：将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料2；
工序三：将混合料1和混合料2混合搅拌获得混合料3；
工序四：将混合料3进行填筑后，成型、压实，即得黄金尾矿路基充填材料。
本发明第三方面，提供一种黄金尾矿路基充填材料在道路充填、矿山充填、煤矿充填领域中的应用。
本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：
1)本发明通过特定污染因子固化剂粉煤灰和石灰以及活性激发剂解决高含量黄金尾矿导致的路基力学性能强度和稳定性变差的问题，并能更好地固定金属离子。
2)通过黄金尾矿路与特定污染因子固化剂粉煤灰和石灰配合，并在活性激发剂作用下，能够将尾矿材料颗粒胶结并堵塞其中的细微孔道结构，最后形成稳定密实的结构强度，作用时效长，同时具有物理吸附作用，能降低重金属离子的溶出，稳定性强。
3)加入有环氧树脂和环氧树脂固化剂能形成具有交联作用的大分子，在材料表面形成保护膜，并胶结土壤颗粒，弥补了单独使用粉煤灰和石灰早期固化强度不够，后期容易产生较大的形变和产生裂缝的缺点。但环氧树脂和环氧树脂固化剂属于有机类固化剂，具有作用时效较短的缺点。粉煤灰、石灰、环氧树脂和环氧树脂固化剂共同作用，在达到目标固化效果的同时实现减少固化剂用量的目的，达到固化目的，并且增强了作用时效、材料硬度、抗风性能、抗高温性能、抗水性能。
4)采用活性激发剂调节材料pH值，创造碱性环境，减少了重金属元素的析出，污染因子固化剂在碱性环境中反应率更高，有效提升污染因子固化剂的固化效果。
5)根据道路施工特点，采用先拌和后填筑再压实的方法，压实度不小于95％保证了黄金尾矿路基充填材料强度稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
发明人研究目前利用黄金尾矿制备路基充填材料中，黄金尾矿用量较少，不能实现黄金尾矿的充分利用，但是黄金尾矿用量过多或者高于50％，路基的力学性能强度和稳定性明显变差。此外，黄金尾矿用量过多还会导致路基的结构发生变化，重金属离子更容易溶出，无法满足使用要求。
为了解决这些问题，本发明提出一种黄金尾矿路基充填材料，包括：黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂和水，所述黄金尾矿质量分数为80％～90％，所述污染因子固化剂包括粉煤灰和石灰。
首先，常规污染因子固化剂作用仅是固定污染离子或重金属离子，本发明首次发现，选用特定的污染因子固化剂种类，例如粉煤灰和石灰，与黄金尾矿相互作用，还能解决高含量黄金尾矿造成的路基充填材料力学性能下降问题。具体的，加入污染因子固化剂粉煤灰和石灰，可以与土壤中的自由水分发生反应生成胶凝成分，能够将尾矿材料颗粒胶结并堵塞其中的细微孔道结构，最后形成稳定密实的结构强度，其作用时效长，同时具有物理吸附作用，能降低重金属离子的溶出，稳定性强。
其次，本发明所用的活性激发剂用于调节材料pH值，选用碱性活性激发剂可以创造碱性环境，污染因子固化剂在碱性环境中反应率更高，有效提升污染因子固化剂的固化效果，减少重金属元素的析出。
再次，黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂三者相互作用，污染因子固化剂在活性激发剂作用下发挥污染离子固化作用，污染因子固化剂和活性激发剂的配合使得污染因子固化剂发挥其作用，基于此，黄金尾矿在碱性环境和污染因子固化剂的作用下，尾矿材料颗粒胶结，细微孔道结构被堵塞，在提高路基充填材料强度的同时，进一步减少重金属元素的析出。
实验研究发现，黄金尾矿80％～90％，污染因子固化剂5～15％，活性激发剂5～10％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的15～25％，质量百分比。当路基充填材料为上述比例时，活性激发剂能够调配成合适的pH值，使得污染因子固化剂具有更好的固化效果，同时在该条件下污染因子固化剂能更好地解决高含量尾矿出现的力学性能下降问题。
当各成分质量分数为：黄金尾矿82％～85％，污染因子固化剂9～10％，活性激发剂6～9％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的18～22％时，加州承载比(CBR)可达到210％以上，对铜、铅、锌、镉具有良好的固化作用。
在一个或多个实施例中，黄金尾矿85％，污染因子固化剂9％，活性激发剂6％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的20％，质量百分比。在该配比下路基充填材料的加州承载比(CBR)最高，为225％，铅和镉的浸出量最少，分别为0.112和0.021mg/L。
或者，黄金尾矿82％，污染因子固化剂9％，活性激发剂9％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的18％，质量百分比，在该配比下路基充填材料的铜和锌的浸出量最少，分别为3.015和3.003mg/L。
或者，黄金尾矿84％、污染因子固化剂10％、活性激发剂6％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的22％，质量百分比。在该配比下路基充填材料在具有较高加州承载比(CBR)的条件下，能同时兼顾铅和镉的固定，铅和镉的浸出量适中，分别为0.221和0.025mg/L，综合性能较好。
不同元素在同一路基填充材料里的浸出量不同，本发明可以构建对单一成分的铜、铅、锌、镉具有较好固定作用的路基充填材料，还可以构建能兼顾两种或多种重金属离子固定效果的路基充填材料。因此本发明的路基充填材料可以适用于多种不同应用场景，例如，有些地方黄金尾矿中的单一成分铜或铅或锌或镉较多，有些区域黄金尾矿中的两种或多种成分较多，需要同时兼顾两种或多种重金属离子的固定。本发明通过调节各成分比例即能满足多种固定重金属离子的需求。
路基充填材料中合适的含水量有助于各成分的均匀混合和接触反应，但是原料中的含水率容易对整体路基充填材料的含水率造成影响，导致路基充填材料中含水率不准确，或者经户外长期高温暴晒，原料中的水分蒸发，影响路基充填材料的结构稳定性，因此在本发明一个或多个实施例中，黄金尾矿含水率小于10％。
黄金尾矿粒径不仅影响其与污染因子固化剂、活性激发剂的混合及反应过程，而且还关系到整体路基充填材料的均匀度、平整度和力学性能稳定性。如果粒径太大，污染因子固化剂不能充分发挥其作用，无法充分堵塞细微孔道结构，造成固化效果下降，同时，黄金尾矿粒径过大，在路基充填材料成型后，容易产生应力集中点或者空洞，稳定性下降，因此在本发明一个或多个实施例中，所述黄金尾矿粒径均小于50mm。
在本发明一些实施方式中，所述污染因子固化剂包括污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C，所述污染因子固化剂A选自Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰，污染因子固化剂B选自环氧树脂和环氧树脂固化剂，所述污染因子固化剂C选自磷基和硫基固化剂中的至少一种。
加入氰化物固化剂Na2S2O3，利用焦亚硫酸根的氧化性，在二价铜离子作为催化剂的前提下将氰根先氧化成氰酸盐离子，氰酸盐离子进一步氧化最终生成氮气和二氧化碳，将氰根逐步氧化至最终形成无毒无害的离子或气体，对环境有利。
加入污染因子固化剂Na2S可以与汞发生反应生成溶解度较低的硫化汞沉淀，减少汞的浸出。
加入污染因子固化剂粉煤灰和石灰，与土壤中的自由水分发生反应生成胶凝成分，能够将尾矿材料颗粒胶结并堵塞其中的细微孔道结构，最后形成稳定密实的结构强度，其作用时效长，同时具有物理吸附作用，能降低重金属离子的溶出，稳定性强。
当单独使用粉煤灰和石灰时，路基充填材料早期固化强度不够，后期容易产生较大的形变和产生裂缝。针对这一问题，本发明还加入有环氧树脂和环氧树脂固化剂能形成具有交联作用的大分子，在材料表面形成保护膜，并胶结土壤颗粒，弥补了单独使用粉煤灰和石灰早期固化强度不够，后期容易产生较大的形变和产生裂缝的缺点。但环氧树脂和环氧树脂固化剂属于有机类固化剂，具有作用时效较短的缺点。因此当粉煤灰、石灰、环氧树脂和环氧树脂固化剂共同作用，能解决粉煤灰、石灰和环氧树脂、环氧树脂固化剂各自存在的问题，在达到目标固化效果的同时实现减少固化剂用量的目的，并且增强了作用时效、材料硬度、抗风性能、抗高温性能、抗水性能。
加入磷基或硫基固化剂可与重金属离子反应生成溶解度较低的磷酸盐沉淀和硫化物沉淀，降低黄金尾矿对环境的污染。
多种固化剂混掺形成固化剂混合料，在使用过程中，其初凝时间和终凝时间都优于使用单种固化剂的简单叠加，有助于快速凝固，避免凝固时间过长导致路基材料中重金属离子析出。
发明人研究发现当污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C的质量比为0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5时，多种固化剂具有更好的协同作用，减少初凝时间和终凝时间。
为了进一步提升黄金尾矿路基充填材料，调整因子固化剂A、污染因子固化剂B的质量分别不少于污染因子固化剂C的质量后发现，三者协同作用下，能够更好的提高路基充填材料的力学性能，加州承载比(CBR)高于200％，因此在一些实施方式中，选用污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C的质量比为1～1.2:1～1.2:0.8～1。
优选地，因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1:1:1，在该配比条件下，活性激发剂用量少，黄金尾矿路基充填材料对铅和镉的浸出率最少。
优选地，污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1.2:1:0.8，在该配比条件下，黄金尾矿用量相对较少，但制备得到的黄金尾矿路基充填材料对铜和锌的浸出率最少，这可能使由于在该配比条件下，复合污染因子固化剂对铜和锌的固定效果最好。
优选地，污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1:1.2:0.8，在该配比条件下，活性激发剂用量少，黄金尾矿路基充填材料能兼顾铅和镉的浸出率，综合固定效果更好，避免出现仅能固定某一元素，但是对另一元素固定效果极差的问题。
对于污染因子固化剂A的成分，研究发现，Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰的质量比为0.4～1.2:0.4～1.2:0.4～1.2:0.4～1.2时，污染因子固化剂A还具有固定氰化物和汞的效果，而且Na2S2O3、Na2S的加入有助于与粉煤灰和石灰作用，堵塞黄金尾矿中的细微孔道结构，降低重金属离子的溶出。
当Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰的质量比为0.85～1:0.85～1:0.85～1:0.85～1时，发现路基充填材料能兼顾力学性能和重金属离子固定性能，材料最小承载比CBR能达到200％以上，完全能满足《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)中路基填料的要求。铜、铅、锌、镉的浸出毒性也完全满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中的相关要求。
具体地，当Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰质量比为1:1:1:1时，材料最小承载比CBR最高，能达到225％，对铅和镉具有优异的固定效果。
当Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰质量比为0.85:0.85:1:1时，对铜和锌具有优异的固定效果。
当Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰质量比为1:1:0.85:0.85时，能兼顾铅和镉的固定效果。
对于污染因子固化剂B的成分，研究发现，环氧树脂和环氧树脂固化剂的质量比为0.5～1.4:0.5～1.4时，环氧树脂和环氧树脂固化剂才能形成具有交联作用的大分子，在材料表面形成保护膜，并胶结土壤颗粒，弥补了单独使用粉煤灰和石灰早期固化强度不够，后期容易产生较大的形变和产生裂缝的缺点。
环氧树脂为环氧树脂E51(市售)，环氧树脂固化剂为环氧树脂固化剂T31(市售)或环氧树脂固化剂W93(市售)。
当环氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为0.75～1:1～1.2时，路基充填材料能兼顾力学性能和重金属离子固定性能，材料最小承载比CBR能达到210％以上。
具体地，当环氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为1:1时，材料最小承载比CBR最高，能达到225％，对铅和镉具有优异的固定效果。
当氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为0.75:1时，对铜和锌具有优异的固定效果。
当氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为1:1.2时，能兼顾铅和镉的固定效果。
对于污染因子固化剂C的成分，研究发现，加入磷基或硫基固化剂可与重金属离子反应生成溶解度较低的磷酸盐沉淀和硫化物沉淀，降低黄金尾矿对环境的污染。因此磷基固化剂选自磷酸一铵、磷酸二氢铵、二丁基二硫代磷酸铵其中至少一种，硫基固化剂选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡其中至少一种。
在一些具体实施方式中，所述活性激发剂选自水玻璃、氢氧化钠、氢氧化钾、工业废碱其中至少一种。碱性激发剂用于调节材料pH值，创造碱性环境，减少重金属元素的析出，污染因子固化剂在碱性环境中反应率更高，有效提升污染因子固化剂的固化效果。
本发明第二方面，提供一种黄金尾矿路基充填材料的制备方法，包括：
工序一：将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料1；
工序二：将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料2；
工序三：将混合料1和混合料2混合搅拌获得混合料3；
工序四：将混合料3进行填筑后，成型、压实，即得黄金尾矿路基充填材料。
所述工序一和工序二可更换先后顺序，也可同时进行，目的在于制备出对应的混合料。
本发明并未将所有原料一起进行混合制备黄金尾矿路基充填材料，而是将活性激发剂与黄金尾矿混合，将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合，再将这两种混合物进行混合。这样制备目的在于：
(1)黄金尾矿存在细微孔道结构，将活性激发剂与黄金尾矿先进行混合，使得细微孔道内都均匀分布有活性激发剂，这样在后期加入污染因子固化剂后，污染因子固化剂能在细微通道内与碱性活性激发剂反应，提升黄金尾矿各个区域的固化效果。
(2)污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水，预先混合多种污染因子固化剂，使其均匀分布，有助于后期在细微孔道内，碱性活性激发剂作用下，形成胶凝成分，堵塞各个细微孔道，进而提升各区域固化效果。
(3)本发明根据道路施工特点，采用先拌和后填筑再压实的方法，压实度不小于95％保证了其强度稳定性。
本发明第三方面，提供一种黄金尾矿路基充填材料在道路充填、矿山充填、煤矿充填领域中的应用。
优选地，所述道路充填、矿山充填、煤矿充填过程中还包括注浆材料、封口材料。
注浆材料是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水或加固作用的关键。注浆材料可分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液。
封口是指将产品装入包装容器或某一密闭空间后，封上容器开口部分的操作。封口方法主要有粘合方法、用堵塞物封口方法。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种黄金尾矿路基充填材料，按重量百分计包括黄金尾矿85％、污染因子固化剂9％、活性激发剂6％、水为其他组分质量和的20％。
所述污染因子固化剂包括污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C，其质量比为1:1:1。
所述污染因子固化剂A包括Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰，其质量比为1:1:1:1。
所述污染因子固化剂B包括环氧树脂E51和环氧树脂固化剂T31，其质量比为1:1。
所述污染因子固化剂C包括磷酸一铵。
所述活性激发剂包括氢氧化钠。
将所述黄金尾矿按需要前处理，粒径均＜50mm，不均匀系数为15，含水率为8％。
将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料A。
将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料B，将混合料B和混合料A混合搅拌获得混合料C。
将混合料C进行填筑后，成型、压实，压实度不小于95％，得路基充填材料。
将所得充填材料放入到模具中成型，一天后拆模，并在标准状况下养护28天。
实施例2
一种黄金尾矿路基充填材料，按重量百分计包括黄金尾矿82％、污染因子固化剂9％、活性激发剂9％、水为其他组分质量和的18％。
所述污染因子固化剂包括污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C，其质量比为1.2:1:0.8。
所述污染因子固化剂A包括Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰，其质量比为0.85:0.85:1:1。
所述污染因子固化剂B包括环氧树脂E51和环氧树脂固化剂T31，其质量比为0.75:1。
所述污染因子固化剂C包括磷酸一铵。
所述活性激发剂包括水玻璃，水玻璃模数3.2。
将所述黄金尾矿按需要前处理，粒径均＜50mm，不均匀系数为18，含水率为10％。
将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料A。
将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料B，将混合料B和混合料A混合搅拌获得混合料C。
将混合料C进行填筑后，成型、压实，压实度不小于95％，得路基充填材料。
将所得充填材料放入到模具中成型，一天后拆模，并在标准状况下养护28天。
实施例3
一种黄金尾矿路基充填材料，按重量百分计包括黄金尾矿84％、污染因子固化剂10％、活性激发剂6％、水为其他组分质量和的22％。
所述污染因子固化剂包括污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C，其质量比为1:1.2:0.8。
所述污染因子固化剂A包括Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰，其质量比为1:1:0.85:0.85。
所述污染因子固化剂B包括环氧树脂E51和环氧树脂固化剂W93，其质量比为1:1.2。
所述污染因子固化剂C包括磷酸二氢铵。
所述活性激发剂包括工业废碱。
将所述黄金尾矿按需要前处理，粒径均＜50mm，不均匀系数为14，含水率为7％。
将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料A。
将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料B，将混合料B和混合料A混合搅拌获得混合料C。
将混合料C进行填筑后，成型、压实，压实度不小于95％，得路基充填材料。
将所得充填材料放入到模具中成型，一天后拆模，并在标准状况下养护28天。
加州承载比测试采用《公路土工试验规程》(JTG-E40-2007)中所列室内试验测试方法。试件按路基施工的含水率及压实度要求在试筒内制备，经一系列处理后进行贯入试验并整理实验结果。重金属浸出毒性测试采用《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中所列固体废物毒性测试方法。汞元素测定采用电感耦合等离子体质谱法；铜、铅、锌和镉元素测定采用电感耦合等离子体原子发射光谱法；氰化物测定采用离子色谱法。表1.不同混合比例下所制试件的加州承载比(CBR)％和重金属浸出毒性mg/L值
Figure BDA0003024283130000111
Figure BDA0003024283130000121
表1为实施例1-3在不同混合比例下所制试件的加州承载比(CBR)％和重金属浸出毒性mg/L值。由表1可知，当污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1:1:1时，加州承载比(CBR)最高，这可能是由于污染固化因子在该比例配合下，能更好地与碱性激发剂反应，在封堵黄金尾矿细微孔道的同时，提高其力学强度。
当污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1.2:1:0.8时，污染因子固化剂A(Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰)比例较高，使得路基充填材料对铜和锌具有较高的固定效果，这可能是由于较多的污染因子固化剂A更有助于提高铜和锌的固定效果。
当污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1:1.2:0.8时，污染因子固化剂B(环氧树脂和环氧树脂固化剂)比例较高，使得路基充填材料对铅和镉具有较好的综合固定效果，这可能是由于较多的污染因子固化剂B有助于提高路基充填材料对重金属离子的综合固定效果，避免只能固定一种重金属离子，而对其他重金属离子固定效果差。
本发明所获得的黄金尾矿路基充填材料。材料最小承载比CBR能达到210％以上，完全能满足《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)中路基填料的要求。浸出毒性也完全满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中的相关要求，所述黄金尾矿路基充填材料不属于具有浸出毒性的危险固体废弃物。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，包括：黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂和水，所述黄金尾矿质量分数为80%～90%，所述污染因子固化剂包括粉煤灰和石灰；
黄金尾矿80%～90%，污染因子固化剂5～15％，活性激发剂5～10％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的15~25%，质量百分比；
所述黄金尾矿含水率小于10%；
所述黄金尾矿粒径均小于50mm；
所述污染因子固化剂选自污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C，所述污染因子固化剂A选自Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰，污染因子固化剂B选自环氧树脂和环氧树脂固化剂，所述污染因子固化剂C选自磷基固化剂和硫基固化剂中的至少一种；
污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1~1.2:1~1.2:0.8~1；
Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰的质量比为0.4~1.2:0.4~1.2:0.4~1.2:0.4~1.2；
环氧树脂和环氧树脂固化剂的质量比为0.5~1.4:0.5~1.4；
所述黄金尾矿路基充填材料的制备方法：包括：
工序一：将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料1；
工序二：将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料2；
工序三：将混合料1和混合料2混合搅拌获得混合料3；
工序四：将混合料3进行填筑后，成型、压实，即得黄金尾矿路基充填材料；
所述工序一和工序二可更换先后顺序，也可同时进行。
2.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，黄金尾矿82%～85%，污染因子固化剂9～10％，活性激发剂6～9％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的18~22%，质量百分比。
3.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，黄金尾矿85%，污染因子固化剂9％，活性激发剂6％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的20%，质量百分比。
4.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，黄金尾矿82%，污染因子固化剂9％，活性激发剂9％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的18%，质量百分比。
5.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，黄金尾矿84%，污染因子固化剂10％，活性激发剂6％，水为黄金尾矿、污染因子固化剂、活性激发剂组分质量和的22%，质量百分比。
6.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1:1: 1。
7.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1.2:1: 0.8。
8.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，污染因子固化剂A、污染因子固化剂B和污染因子固化剂C质量比为1:1.2: 0.8。
9.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰的质量比为0.85~1: 0.85~1: 0.85~1: 0.85~1。
10.根据权利要求9所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰质量比为1:1: 1:1。
11.根据权利要求9所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰质量比为0.85:0.85:1:1。
12.根据权利要求9所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，Na2S2O3、Na2S、粉煤灰和石灰质量比为1:1:0.85:0.85。
13.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，环氧树脂为环氧树脂E51，环氧树脂固化剂为环氧树脂固化剂T31或环氧树脂固化剂W93。
14.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，环氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为0.75~1:1~1.2。
15.根据权利要求14所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，环氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为1:1。
16.根据权利要求14所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，环氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为0.75:1。
17.根据权利要求14所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，环氧树脂和环氧树脂固化剂质量比为1:1.2。
18.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，所述磷基固化剂选自磷酸一铵、磷酸二氢铵、二丁基二硫代磷酸铵其中至少一种。
19.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，所述硫基固化剂选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡其中至少一种。
20.根据权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料，其特征在于，所述活性激发剂选自水玻璃、氢氧化钠、氢氧化钾、工业废碱其中至少一种。
21.权利要求1所述的黄金尾矿路基充填材料的制备方法，其特征在于，包括：
工序一：将活性激发剂与黄金尾矿混合后得混合料1；
工序二：将污染因子固化剂A、污染因子固化剂B、污染因子固化剂C与水混合后得混合料2；
工序三：将混合料1和混合料2混合搅拌获得混合料3；
工序四：将混合料3进行填筑后，成型、压实，即得黄金尾矿路基充填材料；
所述工序一和工序二可更换先后顺序，也可同时进行。
22.根据权利要求21所述的黄金尾矿路基充填材料的制备方法，其特征在于，所述黄金尾矿经水洗、磁选、浮选、脱水工艺进行前处理。
23.根据权利要求21所述的黄金尾矿路基充填材料的制备方法，其特征在于，所述黄金尾矿原状矿石经破碎处理，不均匀系数为13~18。
24.根据权利要求21所述的黄金尾矿路基充填材料的制备方法，其特征在于，压实度不小于95%。
25.权利要求1-20任一项所述的黄金尾矿路基充填材料在道路充填、矿山充填、煤矿充填领域中的应用。
26.根据权利要求25所述的所述黄金尾矿路基充填材料在道路充填、矿山充填、煤矿充填领域中的应用，其特征在于，所述道路充填、矿山充填、煤矿充填过程中还包括注浆材料、封口材料。
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