Site icon Строительные материалы и изделия

ПОВЕДЕНИЕ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНОСЕРНЫХ РУД В ВЫСОКОПЛОТНОЙ СТРУКТУРЕ МИКРОБЕТОНОВ

СМиИ

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. 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).

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.

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):

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.

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.

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