Curing performance of alkali-activated cement–phosphorous slag and its compatibility with sulfur tailings
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摘要: 基于磷渣材料水化特性和矿山充填应用条件，研究碱激发水泥−磷渣共同作为胶凝材料（CPCM）胶结含硫尾砂的可行性。选取生石灰、NaOH、Na2SiO3作为激发剂，开展CPCM固化性能试验，并评价CPCM与含硫尾砂相容性。研究结果表明：磷渣掺量为水泥的100%、生石灰为3%时，CPCM终凝时间300 min，28 d抗压强度40.6 MPa，基本可等量替代P.O 42.5水泥应用于矿山嗣后充填。Na2SiO3掺量4%时，CPCM终凝时间比水泥缩短39.3%，7 d强度提高31.1%。与水泥相比，CPCM使充填体凝结时间缩短8 h左右，且固化28 d后强度未出现劣化，表明CPCM与含硫尾砂相容性好。X射线衍射、扫描电镜和电子能谱分析表明，CPCM水化产物主要为Ca(OH)2和C−S−H。磷渣不断水化，导致Ca(OH)2含量下降，逐渐形成致密的低Ca/Si摩尔比C−S−H，这不仅保证了CPCM后期强度增加，而且避免了充填体强度劣化。Abstract: Phosphorus slag (PS) is an industrial waste discharged during the refining of yellow phosphorus by a high-temperature electric furnace. The slag is generally deposited on the surface in situ, and this uses up considerable areas of land and causes environmental pollution problems. The glass phase content in electric furnace PS is over 90%, indicating that the PS has potential cementitious property. As a cement admixture, PS has a retarding effect on cement, thus, its application to cement has become less adopted. Based on the hydration characteristics of PS and the application conditions of mine filling, the feasibility of alkali-activated cement–PS used as cementitious material (CPCM) to cement sulfur tailings was studied. Quicklime, NaOH, and Na2SiO3 were used as the activators to investigate the CPCM curing performance in a laboratory, and the compatibility of CPCM with sulfur tailings was evaluated. The results show that when the PS-to-cement mole ratio is 1∶1, quicklime is 3% of PS, the final setting time of CPCM is 300 min, and the CPCM strength for 28 days is 40.6 MPa, indicating that the material can replace P.O 42.5 cement in the subsequent filling process. When the Na2SiO3 is 4% of PS, the final setting time of CPCM is 39.3% less than that of cement, and its strength for 7 days is 31.1% higher than that of cement. Compared with cement, CPCM shortens the setting time of backfill by 8 hours, and its strength does not deteriorate after curing for 28 days. Therefore, CPCM is suitable for cementing sulfur tailings. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyses show that the CPCM hydration products are mainly Ca(OH)2 and C−S−H. Moreover, the PS hydration resulted in a decrease in the Ca(OH)2 content, and a compact C−S−H gel with a low Ca/Si mole ratio is formed. This not only improves the later strength of CPCM but also prevents the strength deterioration of the backfill.
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Keywords:
- phosphorus slag /
- alkali activators /
- early activity /
- sulfur tailings /
- mine filling
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磷渣是用高温电炉提炼黄磷过程中排放的一种工业废渣[1]。每生产1 t黄磷，大约产生8～10 t磷渣[2-3]。我国黄磷的产量占世界总产量的四分之一左右，近几年随着黄磷工业的迅速发展，磷渣年排放量在500万吨以上。多数企业将磷渣作为废渣排放，不仅占用大量土地，而且经雨水冲刷后，磷渣中含有的磷、氟等有害物质会对水体造成污染[4-6]。
研究表明，电炉磷渣中玻璃体质量分数达90%以上，具备潜在的胶凝性，但由于磷杂质的缓凝作用，含磷渣的胶凝材料早期固化性能往往较差[7-8]。陈霞等[9]发现磷渣会延缓水泥熟料中C3S和C2S水化，导致水泥胶凝体系的缓凝。化学激发是提高磷渣胶凝材料早期固化性能的有效方式之一[10-11]。程麟等[10]以Na2SiO3为激发剂制备碱磷渣水泥，其28 d强度达到87.8 MPa。王涛等[5]通过添加一定比例的石膏、硫酸钠、硫酸铝、氢氧化钠，制备出达到普通硅酸盐水泥P.O 52.5R要求的磷渣水泥。郝晋高等[11]研究了CaO作为激发剂对磷渣水泥水化性能和微观结构的影响，发现CaO会加速磷渣水泥早期水化，但28 d后加速作用不明显。以上研究多关注水泥−磷渣胶凝材料抗压强度，对凝结时间等固化性能研究还不够深入，对此类材料机理性研究也还不系统，尤其是碱激发剂作用下磷渣早期活性激发还需要进一步研究[12-13]。
金属矿山尾矿中常含有多种硫化物和硫酸盐，含硫尾砂会引发硫酸盐侵蚀现象，导致水泥胶结充填体强度劣化[14-15]。虽然磷渣类胶凝材料早期活性偏低，但具有后期强度增长率高的优点，这对于含硫尾砂胶结充填或矿山嗣后胶结充填非常有利[3, 16]。采用碱激发磷渣基胶凝材料胶结含硫尾砂，不仅可以为磷渣找到新的利用方式，而且有助于解决含硫尾砂引起的强度劣化，但目前关于两者相容性的研究仍较少。
本文系统研究了碱激发水泥−磷渣胶凝材料（Alkali activated cement-phosphorus slag cementitious material, CPCM）凝结时间和抗压强度变化规律，分析了CPCM早期固化机理。进一步，以矿山充填为应用条件，分析了CPCM−尾砂充填体（CPCM−tailings backfill, CPTB）固化性能，评价了CPCM与含硫尾砂的相容性。本研究结果为CPCM早期活性激发提供理论参考，同时也首次探究了利用磷渣解决含硫尾砂硫酸盐侵蚀问题的可行性。
1. 试验
1.1 试验材料
水泥选用贵州某水泥厂生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥。全尾砂来自安徽某硫铁矿选厂，根据前期元素定量分析结果，全尾砂含硫质量分数为6.1%，属于含硫尾砂[16]。磷渣取自贵州某黄磷厂，比表面积为458 m2·kg−1，碱度系数为1.06，质量系数为1.26。各原料化学成分见表1，磷渣物相分析如图1，磷渣与全尾砂的粒度分析结果图2。由图1可见，X射线衍射图谱出现大量弥散峰，表明磷渣中含有大量的玻璃体，具有很好的潜在胶凝性。如图2所示，粒径小于30 μm的磷渣颗粒占75%以上，对磷渣活性激发有利[17]。粒径小于20 μm的全尾砂颗粒超过70%，属于细粒级尾砂，适用于矿山充填[16]。
表 1 水泥、全尾砂和磷渣化学成分Table 1. Chemical compositions of cement, tailings, and phosphorus slagRaw materials Mass fraction/% CaO SiO2 Al2O3 P2O5 Fe2O3 MgO Cement 62.35 20.18 5.22 0.48 3.27 2.16 Tailings 6.95 17.26 10.03 — 16.34 0.18 Phosphorus slag (PS) 43.18 37.37 5.78 3.93 0.25 2.57 NaOH和Na2SiO3对磷渣早期活性激发效果好，是常见的碱激发剂。生石灰对磷渣也有较好的激发作用，且价格低廉，有利于降低充填材料成本。因此，本文采用生石灰、NaOH、Na2SiO3作为碱激发剂。其中，生石灰购买自市场，有效CaO质量分数为77.4%，其余碱性剂均为化学试剂，呈粉末状，易溶于水。
1.2 试验设计
以凝结时间和抗压强度表征材料固化性能，CPCM和CPTB配合比设计如表2和表3所示，表2中磷渣以水泥质量比例外掺，激发剂以磷渣质量比例外掺；水胶比固定为0.4。
表 2 CPCM配合比设计Table 2. Design of CPCM mix ratioName of mix ratio Mass fraction of phosphorus slag /% Mass fraction of activators /% Type of activators CPO 0 0 Pure cement paste CPA 25 0 CPB 50 CPC 75 CPD 100 DL3 100 3 Quicklime DL6 6 DL9 9 DH2 100 2 NaOH (by Na2O mass fraction) DH4 4 DH6 6 DN2 100 2 Na2SiO3 (by Na2O mass fraction) DN4 4 DN6 6 表 3 CPTB配合比设计Table 3. Design of CPTB mix ratioName of filing body Type of binders Mass fraction of paste/% Binder sand ratio CPTB−1# CPO 76 1∶12 CPTB−2# DL3 76 1∶12 CPTB−3# DN4 76 1∶12 1.3 试验方法
根据表2和表3的设计配比，将称重后的固体物料倒入砂浆搅拌锅，设定65 r·min−1转速预搅拌60 s，然后加入提前溶解好的激发剂溶液和剩余拌合水，以130 r·min−1转速搅拌120 s，搅拌均匀的料浆少量用于测定凝结时间，剩余部分注入70.7 mm × 70.7 mm × 70.7 mm标准三联试模中，待试块标准养护至7、28、90、150和180 d时测定单轴抗压强度。为方便表述，本文约定7 d、28 d强度分别为试块早、中期强度，90 d和150 d为后期强度。凝结时间测定按照GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行，抗压强度测定按照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行。
测定强度后，从试块内部取少量试样，以无水乙醇浸泡48 h并烘干，终止水化进程。取部分试样磨细，并通过200目的方孔筛，得到X射线衍射样品，仪器型号为日本理学Dmax-rB 12 kW型，Cu靶，工作电流为150 mA，工作电压为40 kV。另取表面平整的小块试样，表面喷碳处理后，进行扫描电子显微镜−能谱仪分析，仪器型号为德国Zeiss EVO-18型，加速电压20 kV。
2. 试验结果与分析
2.1 磷渣掺量对CPCM固化性能影响
图3（a）和（b）分别为不同磷渣掺量的CPCM凝结时间和抗压强度。
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图 3 磷渣掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度Figure 3. Effect of PS mass fraction on the cementitious material (CPCM) hardening properties: (a) setting time; (b) strength由图3（a）可知，纯水泥净浆（CPO）初、终凝结时间分别为225和280 min。磷渣掺入导致CPCM凝结时间延长，掺量为100%时，初终凝时间大致延长一倍。这是由于磷渣中含有的P2O5会逐渐溶出为可溶性磷，延缓水泥水化进程[3]。由图3（b）可知，随着磷渣掺量增加，CPCM早、中期强度明显下降，而后期强度逐渐增加。与CPO相比，磷渣掺量为100%时，虽然CPCM早、中期强度分别下降54.3%、31.9%，但后期强度增加13.2%～23.3%。
磷渣掺量增加导致CPCM早期强度下降，一方面是由于胶凝材料中P2O5含量增加，对水泥水化的缓凝作用增强，另一方面是由于水泥占比下降，胶凝材料中水化速度较快的C3A含量减少。随着CPCM中水泥的不断水化，Ca(OH)2逐渐生成并成为碱激发剂，使得磷渣玻璃体解聚，胶凝活性得以激发[17]。
2.2 不同碱性激发剂对CPCM固化性能影响
2.2.1 生石灰对CPCM固化性能影响
图4（a）和（b）分别为不同生石灰掺量的CPCM凝结时间和抗压强度。
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图 4 生石灰掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度Figure 4. Effect of quicklime mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength由图4可知，磷渣掺量为100%，生石灰掺量3%时，有利于磷渣活性激发，CPCM固化性能最好。从凝结时间看，3%的生石灰使CPCM初、终凝时间分别缩短39.0%、40.8%，与CPO相当。从抗压强度看，掺入3%的生石灰时，CPCM中期强度提高至40.6 MPa，后期强度超过66.8 MPa。对于关注充填体中后期强度的嗣后充填采矿法，CPCM凝结时间和抗压强度与42.5P.O水泥基本相当，即磷渣100%，生石灰3%的CPCM（DL3）基本可等量替代水泥应用矿山嗣后充填。当生石灰掺量超过3%时，CPCM凝结时间变化较小，且不利于各龄期强度发展。
生石灰遇水生成Ca(OH)2，增加水化体系中Ca2+、OH−浓度。一方面，Ca2+离子浓度增加，会导致C−S−H更早的析出，另一方面OH−浓度增加，会加速磷渣水化[10]，从而提高CPCM早中期强度。生石灰掺量超过3%时，过量的Ca(OH)2削弱了C−S−H等水化产物间的“黏结”，造成结构体强度降低。但也有学者认为，生石灰反应后剩余较多f−CaO，会引起体系的体积安定性下降[18]，劣化结构体强度，具体原因待进一步研究。
2.2.2 NaOH对CPCM固化性能影响
不同NaOH掺量时CPCM凝结时间和抗压强度如图5（a）和（b）所示。
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图 5 NaOH掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度Figure 5. Effect of NaOH mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength如图5（a）所示，NaOH可以明显缩短CPCM凝结时间，且掺量超过4%时，初、终凝时间分别在155和210 min以内，凝结速度快于CPO。这表明NaOH对磷渣早期活性激发作用较强，可以加速CPCM的早期水化。如图5（b）所示，NaOH可以明显提高CPCM早期强度，对磷渣早期活性的激发强于生石灰。当NaOH掺量为6%时，CPCM早期强度最高，达到46.8 MPa，较无激发剂掺入时提高172.1%，较CPO提高24.5%。进一步分析可知，NaOH对CPCM后期强度改善作用较小。
NaOH遇水后会迅速溶解，使整个水化体系pH增大，OH−迅速分布在磷渣颗粒表面。由于OH−的极化作用，磷渣玻璃体迅速解聚为活性SiO2、Al2O3，进而与Ca(OH)2反应形成水化硅酸钙C−S−H和水化铝酸钙C−A−H等水化产物[17]。NaOH掺量越大，OH−浓度越高，对玻璃体的解聚作用越强，对磷渣的激发效果也越好。但是，当掺量超过4%时，过快形成的C−S−H会包裹在磷渣颗粒表面，不利于其活性的进一步激发，造成CPCM结构体强度下降。
2.2.3 Na2SiO3对CPCM固化性能影响
Na2SiO3对CPCM凝结时间和抗压强度影响如图6（a）和（b）所示。
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图 6 Na2SiO3掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度Figure 6. Effect of Na2SiO3 mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength对比图6与图5可知，Na2SiO3对磷渣早期活性的激发作用强于NaOH。如图6（a）所示，当Na2SiO3掺量为4%时，CPCM初终凝时间为130和170 min。此时，虽然CPCM凝结速度快于CPO，但并未出现碱激发胶凝材料的速凝问题[19]，这归因于磷渣本身的缓凝作用。如图6（b）所示，Na2SiO3掺量增加会迅速提高CPCM早期强度，当超过4%时会降低对磷渣早期活性的激发效果。与NaOH不同的是，Na2SiO3会显著提高CPCM后期强度。Na2SiO3最佳掺量为4%，此时CPCM早、后期强度（150 d）分别达到49.3、82.6 MPa，较CPO提高31.1%、45.2%。
Na2SiO3对CPCM的早期活性的激发可归纳为两点。一方面，Na2SiO3水解会释放出OH−，具有NaOH激发作用，可以加速磷渣水化，形成早强作用。另一方面，Na2SiO3水解生成硅胶，增加水化体系中活性SiO2含量，进而与Ca(OH)2反应形成更多的C−S−H凝胶，提高CPCM中、后期强度[18]。综上，NaOH和Na2SiO3均属于早强型激发剂，但Na2SiO3对CPCM各龄期强度均有贡献，对磷渣的激发效果优于NaOH。
2.3 CPCM类型对CPTB固化性能影响
分别以CPO、DL3、DN4胶结含硫尾砂，CPTB凝结时间和抗压强度如图7（a）和（b）所示。
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图 7 CPCM类型对CPTB固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度Figure 7. Effect of CPCM type on the CPTB hardening properties: (a) setting time; (b) strength如图7（a），CPTB−2#与CPTB−1#凝结速度相当，CPTB−3#初、终凝时间比后者缩短8 h左右。这说明DN4加快了充填体固化速度，有利于充填体对采空区形成快速支撑，提高井下作业安全性。如图7（b）所示，由于硫酸盐侵蚀作用，采用CPO作为胶结剂时，CPTB中、后期强度出现明显下降，养护至180 d时下降至0.9 MPa。采用DL3和DN4作为胶结剂时，CPTB抗压强度未出现劣化，且180 d强度超过2.0 MPa。因此，CPCM与含硫尾砂相容性好，有助于解决充填体固化过程中的硫酸盐侵蚀问题。
CPCM抗硫酸盐侵蚀能力来源于胶凝材料中磷渣组分。一方面，磷渣水化消耗了大量Ca(OH)2，减少了石膏、钙矾石等膨胀相所需钙源，另一方面，磷渣水化生成大量C−S−H凝胶，提高了水化产物致密性，这不仅减少硫化物氧化，而且补充了由于膨胀相破坏造成的充填体强度下降[16, 20]。
2.4 磷渣早期活性激发和CPTB固化机理分析
2.4.1 X射线衍射分析
X射线衍射分析结果如图8所示。
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图 8 水化产物X射线衍射图谱。（a）CPCM；（b）CPTBFigure 8. XRD patterns of hydration products: (a) CPCM; (b) CPTB如图8（a）所示，不同激发剂的CPCM水化产物均主要为Ca(OH)2、C−S−H、以及少量未水化的C3S和C2S。C−S−H多为无定形物质，在X射线衍射图谱中以弥散峰形式出现。CaCO3衍射峰出现是Ca(OH)2与空气中CO2发生反应所致。CPCM固化28 d时，与无激发剂时相比，掺入3%生石灰后，Ca(OH)2衍射峰强度下降，这说明磷渣活性得到激发，Ca(OH)2参与了磷渣水化反应[21-22]。当CPCM固化7 d时，4%的Na2SiO3使Ca(OH)2衍射峰强度进一步下降，说明Na2SiO3加速了磷渣水化，对其早期活性激发作用更强。
如图8（b）所示，除了含硫尾砂中石英、黄铁矿和赤铁矿外，充填体水化产物主要为C−S−H，以及石膏和钙矾石类膨胀相。CPTB-1#、CPTB-2#和CPTB-3#水化产物中石膏相和钙矾石衍射强度依次降低，推测是其含量减少所致。膨胀相在充填体内部产生较高拉应力，导致内部微裂隙发展，充填体整体强度下降[23-24]。采用CPCM作为胶凝材料，虽然充填体中存在石膏和钙矾石相，但并未引起强度劣化，这是因为磷渣水化对充填体中后期强度的提高大于少量膨胀相的劣化作用。
2.4.2 扫描电镜−电子能谱分析
充填体水化产物扫描电镜分析如图9所示，电子能谱分析如图10～11所示。
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图 9 水化产物扫描电镜图。（a）CPD-28 d；（b）DL3-28 d；（c）DN4-7 d；（d）CPTB-1#-90 d；（e）CPTB-2#-90 d；（f）CPTB-3#-90dFigure 9. SEM images of hydration products: (a) CPD-28 d; (b) DL3-28 d; (c) DN4-7 d; (d) CPTB-1#-90 d; (e) CPTB-2#-90 d; (f) CPTB-3#-90d![]()
如图9（a）所示，未掺入激发剂时，CPD中期水化产物中含有许多无定形的疏松状水化产物，且存在大量块状颗粒。相较于CPD，掺入3%生石灰后，水化产物交织在一起，形成更加平整、致密的结构（图9（b）），表现为DL3强度提高。如图9（c）所示，固化7 d时，DN4结构体水化产物紧密程度与DL3相似。
如图10所示，A处块状物含有P和Al元素，推测为未水化的磷渣颗粒，B和C处无定形水化产物主要元素为Ca、Si、O，为C−S−H凝胶。由图11可知，B处疏松型C−S−H的平均Ca/Si比（摩尔比，等同Ca和Si原子数百分数之比，下同）为2.94，而C处致密型的平均Ca/Si比较低，为2.37。因此，生石灰或Na2SiO3对磷渣早期活性的激发表现为，加快了低Ca/Si比C−S−H的形成，这有助于提高CPCM早、中期强度[25]。
如图9（d），固化90 d时，CPTB-1#水化产物结构疏松，存在较多孔隙。相比之下，CPTB-2#和CPTB-3#水化产物结构较为紧密，孔隙少（图9（e）和（f））。这是由于磷渣水化生成了更多的致密型C−S−H，且减少了膨胀相的生成，宏观上表现为充填体强度持续增加。
3. 结论
（1）与水泥净浆相比，CPCM早中期强度较低，但后期强度增长率高。生石灰对磷渣具有激发作用，最佳掺量为3%，此时CPCM中后期强度高，基本可等量替代P.O 42.5水泥用于嗣后充填。Na2SiO3对磷渣早期活性激发效果优于NaOH，掺量为4%时，CPCM的7 d强度为49.3 MPa，较水泥净浆提高31.1%。
（2）含硫尾砂会引发硫酸盐侵蚀，导致充填体强度下降。采用CPCM胶结含硫尾砂，充填体凝结时间缩短8 h左右，180 d强度超过2.0 MPa，且固化龄期内无强度劣化。因此，CPCM与含硫尾砂相容性优于P.O 42.5水泥。
（3）碱激发剂可以激发磷渣早期活性，加速低Ca/Si比的紧密型C−S−H凝胶形成，从而提高CPCM早期强度。CPCM与含硫尾砂相容归因于：磷渣水化不仅可以减少膨胀相的生成，而且可以为充填体提供足够的后期强度弥补膨胀相带来的强度劣化。
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图 3 磷渣掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度
Figure 3. Effect of PS mass fraction on the cementitious material (CPCM) hardening properties: (a) setting time; (b) strength
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图 4 生石灰掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度
Figure 4. Effect of quicklime mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength
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图 5 NaOH掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度
Figure 5. Effect of NaOH mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength
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图 6 Na2SiO3掺量对CPCM固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度
Figure 6. Effect of Na2SiO3 mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength
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图 7 CPCM类型对CPTB固化性能影响。（a）凝结时间；（b）抗压强度
Figure 7. Effect of CPCM type on the CPTB hardening properties: (a) setting time; (b) strength
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图 8 水化产物X射线衍射图谱。（a）CPCM；（b）CPTB
Figure 8. XRD patterns of hydration products: (a) CPCM; (b) CPTB
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图 9 水化产物扫描电镜图。（a）CPD-28 d；（b）DL3-28 d；（c）DN4-7 d；（d）CPTB-1#-90 d；（e）CPTB-2#-90 d；（f）CPTB-3#-90d
Figure 9. SEM images of hydration products: (a) CPD-28 d; (b) DL3-28 d; (c) DN4-7 d; (d) CPTB-1#-90 d; (e) CPTB-2#-90 d; (f) CPTB-3#-90d
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表 1 水泥、全尾砂和磷渣化学成分
Table 1 Chemical compositions of cement, tailings, and phosphorus slag
Raw materials Mass fraction/% CaO SiO2 Al2O3 P2O5 Fe2O3 MgO Cement 62.35 20.18 5.22 0.48 3.27 2.16 Tailings 6.95 17.26 10.03 — 16.34 0.18 Phosphorus slag (PS) 43.18 37.37 5.78 3.93 0.25 2.57 
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表 2 CPCM配合比设计
Table 2 Design of CPCM mix ratio
Name of mix ratio Mass fraction of phosphorus slag /% Mass fraction of activators /% Type of activators CPO 0 0 Pure cement paste CPA 25 0 CPB 50 CPC 75 CPD 100 DL3 100 3 Quicklime DL6 6 DL9 9 DH2 100 2 NaOH (by Na2O mass fraction) DH4 4 DH6 6 DN2 100 2 Na2SiO3 (by Na2O mass fraction) DN4 4 DN6 6
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表 3 CPTB配合比设计
Table 3 Design of CPTB mix ratio
Name of filing body Type of binders Mass fraction of paste/% Binder sand ratio CPTB−1# CPO 76 1∶12 CPTB−2# DL3 76 1∶12 CPTB−3# DN4 76 1∶12
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[1] 蒋明, 王重华, 黄小凤, 等. 黄磷炉渣热态成型资源化过程的二次污染预测. 中南大学学报: 自然科学版, 2016, 47(3):1078 Jiang M, Wang C H, Hang X F, et al. Secondary pollution prediction of recycling process of yellow phosphorus slag by moulding under thermal state. J Central S Univ Sci Technol, 2016, 47(3): 1078
[2] Chen J S, Zhao B, Wang X M, et al. Cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag. Int J Miner Metall Mater, 2010, 17(1): 121 doi: 10.1007/s12613-010-0121-2
[3] 吴一鸣, 张覃, 李龙江. 磷渣对普通硅酸盐水泥缓凝特性影响的研究. 硅酸盐通报, 2019, 38(4):1177 Wu Y M, Zhang Q, Li L J. Effect of phosphorus slag on retarding properties of ordinary portland cement. Bull Chin Ceram Soc, 2019, 38(4): 1177
[4] 徐长伟, 杜秋实. 磷渣代砂对水泥基灌浆料性能的影响. 混凝土, 2018(10):85 doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2018.10.021 Xu C W, Du Q S. Influence of phosphorus slag replacing sand on properties of cement-based grouting material. Concrete, 2018(10): 85 doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2018.10.021
[5] 王涛, 宋科鹏, 彭泽斌, 等. 少熟料磷渣基水泥的研究. 硅酸盐通报, 2019, 38(6):1805 Wang T, Song K P, Peng Z B, et al. Experiment study of low-clinker phosphorus slag based cement. Bull Chin Ceram Soc, 2019, 38(6): 1805
[6] 朱丽苹. 石灰改性磷渣基胶凝材料的试验研究. 非金属矿, 2019, 42(4):28 doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2019.04.008 Zhu L P. Experimental study on modified phosphorous slag based cementing material with lime. Non-Metallic Mines, 2019, 42(4): 28 doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2019.04.008
[7] 彭艳周, 张俊, 徐港, 等. 快硬早强磷渣基胶凝材料的制备及其微观结构研究. 三峡大学学报: 自然科学版, 2015, 37(6):15 Peng Y Z, Zhang J, Xu G, et al. Preparation and microstructure of phosphorous slag-based cementitious materials with high early strength. J China Three Gorges Univ Nat Sci, 2015, 37(6): 15
[8] 陈霞, 杨华全, 张建峰, 等. 磷渣粉的火山灰活性激发及分析. 混凝土, 2015(10):82 doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2015.10.021 Chen X, Yang H Q, Zhang J F, et al. Pozzolanic activation and analysis of phosphorus slag powder. Concrete, 2015(10): 82 doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2015.10.021
[9] 陈霞, 杨华全, 石妍, 等. 磷渣粉水泥基复合胶凝体系的水化特性. 建筑材料学报, 2016, 19(4):619 doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2016.04.002 Chen X, Yang H Q, Shi Y, et al. Hydration characteristics of cement-based materials with incorporation of phosphorus slag powder. J Build Mater, 2016, 19(4): 619 doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2016.04.002
[10] 程麟, 朱成桂, 盛广宏. 碱磷渣水泥的力学性能及微观结构. 硅酸盐学报, 2006, 34(5):604 doi: 10.3321/j.issn:0454-5648.2006.05.019 Cheng L, Zhu C G, Sheng G H. Mechanical properties and microstructures of alkali-activated phosphorous slag cement. J Chin Ceram Soc, 2006, 34(5): 604 doi: 10.3321/j.issn:0454-5648.2006.05.019
[11] 郝晋高, 郭成洲, 周卫兵, 等. CaO对磷渣硅酸盐水泥水化硬化影响的试验研究. 水泥, 2010(11):6 doi: 10.3969/j.issn.1002-9877.2010.11.002 Hao J G, Guo C Z, Zhou W B, et al. Effect of CaO on hydration and hardening of phosphorous slag Portland cement. Cement, 2010(11): 6 doi: 10.3969/j.issn.1002-9877.2010.11.002
[12] 宋军伟, 方坤河, 刘冬梅, 等. 压汞测孔评价磷渣−水泥浆体材料孔隙分形特征的试验. 武汉大学学报: 工学版, 2008, 41(6):41 Song J W, Fang K H, Liu D M, et al. Research on fractal characteristics of phosphate slag−cement paste pore with MIP. Eng J Wuhan Univ, 2008, 41(6): 41
[13] 张敏, 马倩敏, 郭荣鑫, 等. 磷渣在水泥混凝土中的资源化利用. 硅酸盐通报, 2019, 38(8):2464 Zhang M, Ma Q M, Guo R X, et al. Utilization of phosphorous slag in cement concrete. Bull Chin Ceram Soc, 2019, 38(8): 2464
[14] 许毓海. 尾砂中硫化物对充填体质量影响研究. 矿业研究与开发, 2009(5):4 Xu Y H. Study on influence of sulphide in tailings on quality of backfill. Min Res Dev, 2009(5): 4
[15] Kesimal A, Yilmaz E, Ercikdi B. Evaluation of paste backfill mixtures consisting of sulphide-rich mill tailings and varying cement contents. Cem Concr Res, 2004, 34(10): 1817 doi: 10.1016/j.cemconres.2004.01.018
[16] 姜关照, 吴爱祥, 李红, 等. 含硫尾砂充填体长期强度性能及其影响因素. 中南大学学报: 自然科学版, 2018, 49(6):1504 Jiang G Z, Wu A X, Li H, et al. Long-term strength performance of sulfur tailings filling and its affecting factors. J Central S Univ Sci Technol, 2018, 49(6): 1504
[17] 姜关照, 吴爱祥, 王贻明, 等. 复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备. 工程科学学报, 2017, 39(9):1305 Jiang G Z, Wu A X, Wang Y M, et al. Effect of compound activator on copper slag activity and preparation of filling materials. Chin J Eng, 2017, 39(9): 1305
[18] 陈明, 孙振平, 刘建山. 磷渣活性激发方法及机理研究进展. 材料导报, 2013, 27(21):112 Chen M, Sun Z P, Liu J S. State of the art review on activating techniques and mechanism of phosphorus slag. Mater Rev, 2013, 27(21): 112
[19] 徐彬, 蒲心诚. 固态碱组分碱矿渣水泥抗硫酸盐性能研究. 中国建材科技, 1997(5):11 Xu B, Pu X C. Study on sulfate-resistance property of solid alkaline as cement. China Build Mater Sci Technol, 1997(5): 11
[20] 张晓佳. 弱碱环境下硫酸盐侵蚀水泥石中C−S−H凝胶结构的形成与演变[学位论文]. 合肥: 安徽建筑大学, 2019 Zhang X J. The Microstructure Formation and Evolution of C−S−H Gel in Cement Paste under the Attack of Sulfate in Weak Alkaline[Dissertation]. Hefei: Anhui Jianzhu University, 2019
[21] 贺行洋, 郑正旗, 苏英, 等. 电石渣激发磷渣−矿渣−水泥复合胶凝材料的性能研究. 硅酸盐通报, 2019, 38(3):889 He X Y, Zheng Z Q, Su Y, et al. Study on the properties of phosphorous slag-blast furnace slag-cement composite cementitious materials activated by acetylene slag. Bull Chin Ceram Soc, 2019, 38(3): 889
[22] 刘进, 何伟, 王栋民. 蒸养条件下水泥-磷渣复合胶凝材料的水化产物的长龄期特征. 电子显微学报, 2017, 36(6):571 doi: 10.3969/j.issn.1000-6281.2017.06.009 Liu J, He W, Wang D M. Long-term characteristics of the hydration product of cement-phosphorus slag composite binder under steam curing condition. J Chin Electron Microsc Soc, 2017, 36(6): 571 doi: 10.3969/j.issn.1000-6281.2017.06.009
[23] Song H, Chen J K, Jiang J Y. An internal expansive stress model of concrete under sulfate attack. Acta Mech Solida Sin, 2016, 29(6): 610 doi: 10.1016/S0894-9166(16)30331-7
[24] 刘浪, 朱超, 陈国龙, 等. 微观尺度下含硫尾砂胶结充填体侵蚀机理. 西安科技大学学报, 2018, 38(4):553 Liu L, Zhu C, Chen G L, et al. Erosion mechanism of sulfur-bearing tailings in micro-scale. J Xi’an Univ Sci Technol, 2018, 38(4): 553
[25] 刘仍光, 阎培渝. 水泥−矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性. 硅酸盐学报, 2012, 40(8):1112 Liu R G, Yan P Y. Hydration characteristics of slag in cement-slag complex binder. J Chin Ceram Soc, 2012, 40(8): 1112
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期刊类型引用(18)
1. 谢晓光，彭亮，王景行，杨顺，江科，郑伯坤，张国宴，盛佳，余锦柱，石勇，凡杰. 某矿山磷尾砂充填胶结剂优选试验研究. 采矿技术. 2025(01): 257-262 . 
百度学术
2. 黄凯勇，郭荣鑫，颜峰. 基于铁尾矿粉的多掺复合胶凝材料水化特性与机理探究. 新型建筑材料. 2025(02): 138-143 . 百度学术
3. 张明，王书新，钟志强，严宏君，张熠，薛改利. 矿渣基高硫尾砂充填体力学性能及其微观结构研究. 化工矿物与加工. 2025(03): 38-47 . 百度学术
4. 马川义，于婷婷，张宁，李召峰，张健. 拜耳赤泥基泡沫轻质土流变特性及其调控方法. 工程科学学报. 2024(10): 1912-1920 . 本站查看
5. 马俐，韦向高，张秋霞. 不同胶结剂和骨料类型混凝土受压疲劳性能试验及寿命预测模型. 力学与实践. 2024(04): 759-767 . 百度学术
6. 苏凤波，刘树龙，刘鹏鹏，刘子涵，王贻明. 不同缓凝剂对膏体充填料浆性能的影响研究. 采矿技术. 2024(05): 247-254 . 百度学术
7. 阮竹恩，吴爱祥，付豪，王少勇. 秸秆纤维对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响机理. 中南大学学报(自然科学版). 2023(03): 837-848 . 百度学术
8. 朱庚杰，朱万成，齐兆军，侯晨. 固废基充填胶凝材料配比分步优化及其水化胶结机理. 工程科学学报. 2023(08): 1304-1315 . 本站查看
9. 邓雪杰，刘浩，张吉雄，赵逸乐，李玉，卞立国，田秀国，谢晋. 煤矿微生物诱导碳酸钙沉积胶结充填开采技术研究. 矿业科学学报. 2023(04): 439-451 . 百度学术
10. 梁文先，李瑞娟，张孟星，杨林，吴尚择，王兴达，张乙飞，路峰. HK-SA和水泥复掺固化铁尾矿砂的试验研究. 金属矿山. 2023(06): 268-272 . 百度学术
11. 付豪，吴爱祥，阮竹恩，王贻明，王少勇，毕成. 高硫尾矿充填体强度演化规律及其机理分析. 金属矿山. 2022(04): 46-53 . 百度学术
12. 郑伟成，赵令，张浩，刘自民，裴元东，龙红明. 矿渣-硅灰协同强化钢渣水化反应机理. 钢铁. 2022(05): 146-155 . 百度学术
13. 王万禄，何明渝，王光进，王孟来，宋宁思，周汉民，韩亚兵，王奕舒，周大伟. 尾矿固化材料研究进展. 化工矿物与加工. 2022(07): 33-36+47 . 百度学术
14. 刘娟红，安树好，吴爱祥，王洪江，张月月. 无熟料超细金属尾矿基固结材料的早期水化与液相特性. 工程科学学报. 2022(12): 1999-2007 . 本站查看
15. 于子豪，张彤炜，张彤文，雷榕，邓永锋. 凝灰岩石粉制备胶凝材料及激发剂模数对抗压强度的影响. 工程科学学报. 2022(12): 2100-2110 . 本站查看
16. 徐县，康晶，蔡新华，王维康. 碱激发锌渣胶凝材料设计制备与微观结构分析. 材料导报. 2022(22): 234-240 . 百度学术
17. 刘虎林，王昭，伍媛婷，任思谦，王巍，韩桂英. 固硫灰渣的基本特性及其作水泥混合材的关键问题研究进展. 硅酸盐通报. 2021(06): 2052-2061+2069 . 百度学术
18. 席雅允，沈玉，刘娟红，吴瑞东，许鹏玉. 化学激发对煤气化渣-水泥体系抗压强度影响机理研究. 材料导报. 2021(S2): 262-267+274 . 百度学术
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