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May 22, 2023

水洗前処理したリン石膏をセメント埋戻し骨材として再利用

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16091 (2022) この記事を引用する 937 アクセス数 3 引用 メトリクスの詳細 リン石膏 (PG) は、セメント埋め戻し材の骨材として再利用されます。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16091 (2022) この記事を引用

937 アクセス

3 引用

メトリクスの詳細

リン石膏（PG）はセメント埋戻し材の骨材として再利用されるため、PGの再利用効率が効果的に向上します。 しかし、PG 骨材に含まれる多量の不純物はバインダーの水和に悪影響を及ぼし、埋め戻し材の強度発現を低下させます。 本研究は、PGの水洗法による前処理の実現可能性調査から始まります。 水需要の最も経済的な原理に基づいて、PG の最適洗浄条件は、撹拌時間 5 分、固液比 1:0.5 で決定されました。 次に、元の PG と前処理された PG を埋め戻し材にしました。 元の PG を使用した場合と比較して、前処理された PG を使用した埋め戻しスラリーは、スラリー粘度が低くなり、ブリード率が高くなるなど、流動性能が向上しました。 さらに、前処理骨材PGにより埋め戻し強度が8倍以上と大幅に向上しました。 最後に、セメント埋め戻し材の環境挙動を調査しました。 前処理された PG を骨材として使用すると、ブリード水および埋め戻し浸出液中の PO43- および F- の濃度は、統合廃水排出に関する中国の基準を満たすことができました。 その結果、より環境に優しい方法で骨材としての PG の再利用が拡大され、持続可能な鉱山のニーズが満たされます。

セメンテッド埋め戻しは、鉱石の回収量を増やし、安全条件を改善し、固形廃棄物の地表処分を減らす効果的な手段です。 典型的な固形廃棄物として、リン石膏 (PG) は、リン酸塩資源の開発中に生成される副産物です 1、2、3。 PG の世界生産量は年間約 1 億～2 億 8,000 万トンと推定されており、そのうち中国が 25% を占めています4,5。 現在、PG は建材、土壌改質剤、セメント製造の添加剤としてリサイクルされていますが、利用率は 15% と限られています6、7、8。 2008 年に、Li ら 9 は、PG を骨材として使用するセメンテッド埋め戻し技術を革新的に提案し、PG 利用率を最大 60% まで効果的に改善しました。 セメンテッドPG埋め戻しプロセスでは、骨材PG（乾燥重量で80％以上）を結合剤および水と混合して不均質埋め戻しスラリーにし、その後地下の採掘エリアにポンプで送り込みます。 スラリーは徐々に脱水して固まり、地下鉱山の岩壁を支える強度を高めます。

一次埋め戻し材としての骨材 PG は主に CaSO4・2H2O で構成されており、残留酸、リン酸塩、フッ化物、重金属などの不純物も大量に含まれています 10,11。 これまでの研究では、不純物が埋め戻しの水和プロセスを著しく悪化させ、サーブ環境汚染を引き起こす可能性があることが示されています。 Li と Fall12 は、スラグセメントペースト埋め戻し材に硫酸塩を添加し、硫酸塩含有量が高いと埋め戻し材の初期強度と自己乾燥に悪影響を与えることを発見しました。 Chen ら 13 は、脈石セメントペースト埋め戻し材の機械的特性に対する塩化物の影響を調査しました。 結果は,初期塩素含有量が40パーセントを超えると,埋め戻しの初期強度が明らかに低下することを示した。 Zhou ら 14 は、さまざまなリン酸塩含有量の PG を使用してセメンテッド埋め戻しを調製し、PG 中の溶解リン酸塩が 29 から 377 mmol/kg に増加するにつれて 120d 強度が 2.04 MPa から 0.30 MPa に低下することを実証しました。 PG のリン酸塩含有量が 87 mmol/kg を超えると、環境にリン酸塩汚染を引き起こす傾向があります。 さらに、PG は他の中性充填骨材と比較して、通常 3 以内の pH 値を持つ超酸性固体廃棄物であることは注目に値します 1,15。 ただし、水和反応は一般に強アルカリ性条件 (pH > 11.5) で発生します16。 したがって、PG に残留する酸はバインダーの水酸イオンを中和し、埋め戻し材の水和反応を妨げ、埋め戻し材の強度発現を妨げます。 結果として、PG の二次利用における悪影響を軽減するために PG を前処理する必要があります。