ПОВЕДЕНИЕ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНОСЕРНЫХ РУД В ВЫСОКОПЛОТНОЙ СТРУКТУРЕ МИКРОБЕТОНОВ

УДК 666.973.6

Трубкин И.С.
Магнитогорский государственный технический университет

Хвосты обогащения по гранулометрической характеристике представляют собой пылеватые пески [1]. Все рудные и нерудные минералы хвостов обогащения текущего выхода находятся в первичном виде без признаков окисления их поверхности.ПОВЕДЕНИЕ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНОСЕРНЫХ РУД В ВЫСОКОПЛОТНОЙ СТРУКТУРЕ МИКРОБЕТОНОВ Нерудные минералы составляют примерно четвертую часть пробы и представлены в основном кварцем и полевыми шпатами. Остальное приходится на долю рудных минералов, среди которых преобладает пирит [2]. Данные минералы имеют значительные механическими характеристиками, по показателям которых их можно использовать в качестве заполнителя в микробетоне.

Однако в результате хранения хвостов текущей переработки в водной среде хранилища, в их минеральном составе происходят существенные физико-химические изменения, приводящие к сокращению количества сульфидов. Они вызваны образованием вторичных минералов — сульфатов, гидроксидов и др. В результате этих реакций происходит увеличениемассы и объема твердой фазы [7].

Скорости реакций окисления пирита значительно ниже чем гидратации цемента, являющегося основным вяжущим в микробетоне. Это может привести к возникновению внутренних напряжений и разрушению образовавшейся цементной структуры за счет увеличения объема составляющих хвостов при поздней их гидратации.

Поэтому цель работы состояла в оценке поведения хвостов обогащения в качестве заполнителя в структуре микробетонов.

Чтобы создать условия для разрушения образцов в короткие сроки за счет внутренних напряжений, возникающих от химических реакций протекающих в заполнителе, использовали методику профессора А.Н. Хархардина по созданию высокоплотных структур бетона.

На основании установленных закономерностей распределения относительных размеров частиц в высокоплотной смеси [3, 4, 5, 6] рассчитывали распределение частиц в смеси по относительным размерам по формуле (1).

Trubkin1-1

В качестве заполнителя использовали текущие хвосты обогащения Учалинского ГОК физические характеристики, в зависимости от фракции, представлены на рис. 1 и дробленый песок из габбродиабаза представлены на рис. 2.

Физические характеристики хвостов обогащения

Физические характеристики материала эталона

На основе этих данных были подобраны высокоплотные составы заполнителя для микробетонов на основе хвостов обогащения медносерных руд и на основе дробленого габбродиабаза – эталон. По результатам расчета были выбраны составы заполнителя с показателем прерывности m = 1.

Для подбора состава микробетона использовалось уравнение объемного баланса (5):

Trubkin1-4

Количество заполнителя и вяжущего рассчитывали с помощью уравнения абсолютных объемов для 1 м3 уплотненной смеси.

Составы микробетонов на высокоплотных смесях заполнителя из хвостов обогащения и дробленого песка представлены в таблице 1 и 2.

Из данных составов изготовлялись образцы-цилиндры диаметром 5 см и высотой 5 см методом двустороннего прессования в скользящей пресс-форме из шихты, полученной в результате ручного перемешивания требуемых компонентов с водой. Образцы хранились в нормальных условиях в течение 90 суток. Во время хранения у образцов контролировали массу, объем и плотность.

Составы микробетонов на высокоплотных смесях заполнителя из хвостов обогащения

Физические характеристики составов 1 и 2 приведены в табл. 3. Образцы, изготовленные на основе хвостов обогащения, имели плотность 2817 кг/м3 во влажном состоянии. Эталонные образцы – 2069 кг/м3. Различие в плотности обусловлено разными плотностями применяемых материалов. Зерновой состав и свойства заполнителей по плотности упаковки, удельной поверхности, коэффициенту раздвижки были близки по значениям на сколько это возможно для разных материалов.

Составы микробетонов на высокоплотных смесях заполнителя из дробленых песков

Физические характеристики состава 1 и 2

Изменение объема образцов при твердении

Образцы, изготовленные на основе хвостов обогащения, к 28 суткам нормального хранения покрылись сеткой трещин. При этом наблюдалось увеличение объема и, соответственно, снижение плотности образцов. Причиной разрушения является способность составляющих компонентов хвостов обогащения окислятся в присутствии влаги и воздуха, именно эти условия обеспечивает нормальное хранение образцов. Продукты окисления увеличивают объем твердой фазы частиц заполнителя и нарушают жесткую структуру высокоплотного микробетона, сформированную на основе цементного камня. В высокоплотных составах разрушение наступает значительно раньше, так как продукты окисления размещаются на поверхности зерен заполнителя.

Таким образом, высокоплотные структуры являются инструментом для ускорения выявления деструктивных процессов в бетонах.

Библиографический список

  1. Белобородов И.С. Изыскание технологии закладки подземного выработанного пространства при освоении медно-колчеданных месторождений. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. — Магнитогорск: МГТУ.- 2005.- 112 с.
  2. Совместная утилизация дисперсных отходов горно-металлургического комплекса/ Шадрунова И.В., Радченко Д.Н. – Горн. информ. аналит. бюлл. – М.: МГГУ, 2003. — № 11. –С. 190-194
  3. Хархардин А.Н. Способы получения высокоплотных составов зернистого сырья //Изв. Вузов. Строительство. – 1996.-№10.-С. 56-60.
  4. Хархардин А.Н. Повышение эффективности использования зернистого компонента в композиционных материалах //Изв. Вузов. Строительство. – 2000.-№5.-С. 52-58.
  5. Хархардин А.Н. Погорелов С.А. Топчиев А.И. Топологические особенности формирования плотной структуры бетонов //Изв. Вузов. Строительство. – 2000.-№10.-С. 45-50.
  6. Хархардин А.Н. Эффективные составы заполнителя для бетонов //Изв. Вузов. Строительство. – 1997.-№5.-С. 21-24.
  7. Шишкин В.И., Трубкин И.С. Изменение объема твердой фазы продуктов окисления пирита //Строительные материалы и изделия: Межвуз. сб. науч. тр.- Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ, 2007.- С.-275-281.
  8. Хархардин А.Н. Расчет высокоплотных составов заполнителя для бетонов, асфальто- и полимербетонов. Методические указания по расчету и оптимизации состава композиционных материалов по дисциплине «Физико-технические основы технологии строительных материалов» для студентов специальностей 29.06. – Белгород: БТИСМ, 1991.- 27 с.

 


Смотрите также:

ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ПИРИТА