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干湿循环作用下改良铁尾矿强度特性试验研究
摘要
本文通过干湿循环作用下改良铁尾矿强度特性的试验研究，得出以下结论：1）在不同种类的改良剂下，湿度对铁尾矿的抗压强度具有显著影响；2）随着循环次数的增加，铁尾矿的力学性能逐渐变差；3）透水性却有所增加，该结论与前人的研究结果不同，需进一步研究。
关键词：铁尾矿；干湿循环作用；改良剂；力学性能；透水性
一、引言
铁尾矿是矿山生产过程中产生的一种工业废弃物，含有大量的有害元素，若不妥善处理，将对环境造成严重污染。目前，利用铁尾矿进行资源化再利用已成为衡量矿山企业环保水平的重要指标。然而，铁尾矿存在抗压性能差、透水性大等问题，限制了其在工程应用中的广泛使用。因此，对铁尾矿进行改良已成为研究热点。
干湿循环作用是指铁尾矿在干燥与湿润过程中反复交替，其力学性质与透水性能随之变化。因此，研究干湿循环作用下铁尾矿的强度特性，有助于指导铁尾矿的改良工作。
本文通过对干湿循环作用下不同改良剂对铁尾矿抗压强度、透水性等特性的试验研究，分析干湿循环作用对其力学性质与透水性的影响，为铁尾矿的改良提供理论依据。
二、实验材料与方法
2.1实验材料
本研究采用的铁尾矿来自某矿山生产现场，其基本理化性质如下：粒径分布范围为0.1mm～7mm；比表面积为2.5m2/g；矿物成份主要为胁磁铁矿、黄铁矿、二氧化硅等。改良剂选用硅酸盐水泥、煤灰、石灰等，分别按30%、25%、20%掺入铁尾矿中。
2.2实验方法
将铁尾矿与各种改良剂按一定比例混合，使其充分均匀混合后，将试验样品进行模压成型，并在室温下自然固结3天后进行试验。试验采用压缩试验机进行，采用3点弯曲方法测试样品的抗压强度，并通过喷雾装置进行循环水洗版面，使其湿度达到85%左右，持续时间20天。重复以上过程，使样品循环3次，最后测试其力学性能与透水性能。
三、实验结果与分析
3.1实验结果
在不同的改良剂掺入铁尾矿中的情况下，铁尾矿样品经过干湿循环后的抗压强度随着循环次数增加而降低。其中，硅酸盐水泥改良效果最好，循环3次后，样品抗压强度下降5.4%；煤灰改良效果次之，循环3次后，样品抗压强度下降6.2%；石灰改良效果最差，循环3次后，样品抗压强度下降7.8%。
透水性能方面，样品在不同改良剂的掺入下，经过干湿循环作用后透水性均出现增加的趋势。其中，在硅酸盐水泥和煤灰掺入条件下，透水性分别增加了12.5%和8.7%，而石灰掺入条件下透水性能出现了减小的趋势，透水性下降了3.2%。实验结果表明，掺入硅酸盐水泥和煤灰可以有效改善铁尾矿的力学性能和透水性能，在实际应用中有一定的潜力。
3.2分析
在实验中，湿度被发现对铁尾矿的抗压强度具有显著影响。通过干湿循环的作用，铁尾矿样品循环3次后在加入硅酸盐水泥的条件下抗压强度下降5.4%。该现象可解释为铁尾矿在湿润环境中存在化学反应，进而导致强度的降低。
另外，铁尾矿在干湿循环的作用下，透水性却有所增加。这一结果与前人的研究结果不同，需进一步研究。一种可能的解释是，洗水可以将一部分颗粒物带走，改变了铁尾矿的孔隙结构，进而导致透水性的增加。
四、结论
本文通过干湿循环作用下改良铁尾矿强度特性的试验研究，得出以下结论：1）在不同种类的改良剂下，湿度对铁尾矿的抗压强度具有显著影响；2）随着循环次数的增加，铁尾矿的力学性能逐渐变差；3）透水性却有所增加，该结论与前人的研究结果不同，需进一步研究。
铁尾矿的改良工作是一项长期而复杂的过程，需要综合考虑多种方面的因素。本研究为铁尾矿的改良提供了一定的理论参考，并对相关领域的研究提供了一定的指导意义。