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矿泥是氧化铝生产过程中在洗、选矿时排出的高含水量红色粘土状泥浆。国内对矿泥的处理主要采用管道输送、湿法堆存,其优点是排泥库运行管理简单,矿泥排放和堆存无特殊要求。但湿法堆存占大量土地,防渗处理困难,对环境存在潜在的危害。广西平果铝自1995年投产以来,堆存矿泥已达1000万m<2>,且以4000m<3>/d的速度增加。
通过室内土工试验对矿泥的含水量、浓度、密度、比重、颗粒、液塑限进行测定,得出了矿泥为高含水量、低浓度,颗粒细小,天然密度小,液性指标和塑性指标大的物质。通过光谱分析和X射线物相分析知道,矿泥的化学成分主要为Al、Fe、Si、Ca;矿泥的矿物成分主要为一水硬铝石、三水铝石、高岭土和赤铁矿。通过酸碱度的测定得出矿泥的PH值为中性。通过以上这些试验对矿泥的基本物理化学性质有了清楚认识。
平果铝矿泥颗粒细小、表面积大、颗粒表面带负电,含水量高、浓度低,可以近似地的看作一种胶体。我们通过静置沉降试验发现矿泥在自然条件下沉降速度很慢,沉降后矿泥的含水量依然很大,而且在沉降达到一定的程度,矿泥会产生沉降平衡而导致矿泥不能沉降。所以矿泥在自然条件下沉降,完全完成自重固结需要上百年的时间。通过电泳沉降试验发现矿泥在电场的作用下发生定向移动,沉降速度明显加快,沉降后矿泥的含水量为沉降前的1/3,浓度提高3倍左右。通过不同的絮凝沉降试验发现聚丙烯酰胺非离子型和阴离子型对矿泥沉降具有明显作用,矿泥在选用合适的絮凝剂后沉降速度明显加快,而且沉降后矿泥的含水量减少一半左右,浓度提高2倍左右。通过静置沉降、絮凝沉降和电泳沉降比较发现通过电泳和絮凝试验能降低矿泥的含水量,减少排泥库的堆存量,还可以对处理后的水进行循环利用,减少生产成本,有效的保护环境。
针对沉降后矿泥的特性进行固化试验,采用粉煤灰、石灰、水泥、石膏作为矿泥固化剂,测定3d、7d、28d的抗折强度和抗压强度,28d的抗压强度最大达4.8Mpa,并研究了矿泥的固化机理。
针对处理后矿泥的含水量大大减少,浓度明显提高的特点,还有平果县属于岩溶石漠化地区,耕表土有限的特点,探讨了矿泥作为复垦用土对平果铝矿山采空区进行复垦的可行性和优点。同时还探讨了矿泥作为建筑材料、回填材料、充填材料、筑路材料等用途的综合利用前景。