飞灰与碳酸氢钠协同稳定硫化矿尾砂的多尺度机制研究及工程应用

本文创新性地采用飞灰(FA)和碳酸氢钠(SOB)作为碱性添加剂，通过宏观力学测试(UCS)、化学稳定性分析(pH/SO42?/电导率)与微观表征(SEM-EDS/XRD/FTIR)多尺度方法，揭示了火山灰反应与碱性缓冲的协同机制，使含硫尾砂充填体(CHSTF)强度提升73%并形成致密网络结构，为矿山绿色回填提供了理论支撑。

　　

亮点
• 复合添加剂使CHSTF抗压强度(UCS)最高达3.20 MPa
• FA-SOB协同作用形成"火山灰反应-碱性缓冲"双效机制
• SOB早期提升pH值至11.2，有效抑制黄铁矿氧化
• 90天养护后SF-1%组孔隙率降低42%

养护周期对CHSTF强度发展的影响
图7展示了CHSTF试样在90天养护周期内的强度发展规律。14天时（图7a），对照组(None-14)的UCS仅为1.62 MPa，而含2%添加剂的改良组表现出显著差异：FA组提升16%（1.89 MPa），SOB组激增41%（2.28 MPa），复合组(SF-2%)更是达到67%增幅（2.71 MPa）。值得注意的是，过量FA(3%)反而导致强度下降，揭示出剂量依赖效应。

结论
本研究系统阐明了FA与SOB单用及联用对CHSTF性能的影响机制，主要发现包括：
1）碱性添加剂显著提升CHSTF抗压强度，复合组(SF系列)表现最优，SF-1%组90天强度达3.20 MPa；
2）SOB通过早期建立高碱环境(pH>11)抑制酸性侵蚀，FA则在后期通过二次水化反应生成C-(A)-S-H凝胶；
3）微观分析显示协同作用促使孔隙结构从>10μm大孔向<1μm凝胶孔转变，形成致密基体网络。