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为解决钾盐尾矿回填中优化运输和固化性能的问题，研究人员通过实验和模拟研究钾盐尾矿膏体回填中氧化镁（MgO）的水合行为。结果发现关键水合产物及 MgO 表面不同位点、缺陷对水合的影响，为尾矿回填提供理论依据。
在矿产资源开发的大舞台上，钾盐的生产过程产生了大量的尾矿。钾盐尾矿主要由浓缩氯化镁溶液构成，如何妥善处理这些尾矿，成为了一个亟待解决的难题。传统的液体尾矿处置方式，对天气条件有着严苛的要求。在东南亚地区，那里虽然富含钾盐矿产资源，但其高温高湿的热带和亚热带季风气候，使得钾盐液体尾矿根本无法通过自然干燥的方式处理。
尾矿回填技术应运而生，它不仅能有效解决尾矿对环境的污染问题，还能增强采空区的安全性，降低采矿回填成本，其中膏体回填更是凭借其流程简单、强度良好的优势，在近年来得到了迅猛发展。然而，目前对于钾盐尾矿膏体回填的研究，大多集中在配方层面，旨在获取流动性强、强度高的膏体。
研究人员在探索过程中发现，氧化镁（MgO）可作为钾盐尾矿合适的胶凝剂。但在实际应用中，由于成本因素，尾矿膏体中 MgO 的含量相对较低，而且需要更长的搅拌时间来确保反应充分进行。此外，氧化镁 - 氯化镁 - 水（MgO - MgCl2 - H2O）体系与氯氧镁水泥（MOC）虽然主要成分相同，但二者在水化过程中的反应机制却存在诸多差异。现有针对 MOC 的研究，大多聚焦于其工程改性，对于 MOC 水化过程中多核配合物的演变路径，科学界还知之甚少。更为关键的是，目前关于盐溶液对 MgO 表面水化的影响，特别是对有缺陷 MgO 水化影响的研究，几乎处于空白状态。
在这样的背景下，来自未知研究机构的研究人员挺身而出，开启了对钾盐尾矿膏体回填中水化行为的深入探索。他们的研究成果发表在《Applied Surface Science》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员为了揭开钾盐尾矿膏体回填水化行为的神秘面纱，采用了实验和模拟相结合的研究方法。在实验方面，他们精心挑选了分析纯的试剂，利用多种化学试剂开展实验；在模拟研究中，借助基于第一性原理的密度泛函理论（DFT），从微观尺度对氧化镁在纯水和水合镁离子环境下的水化过程进行模拟。
实验过程及发现
研究人员使用的试剂均为分析纯，包括来自不同公司的氯化镁六水合物、无水乙醇、乙二胺四乙酸、氯化铵、氨水、铬黑 T 以及轻烧氧化镁等。实验发现，当向含有氯化镁的尾矿溶液中加入 MgO 并持续搅拌时，MgO 表面会形成针状的碱式氯化镁水合物，而且整个体系的粘度会迅速上升，这一现象与在水体系中观察到的情况截然不同。
模拟研究结果
通过模拟研究，研究人员发现了许多有趣的现象。在氧化镁（001）表面不同位点中，Mg - top 位点对单个水分子的吸附稳定性最高，是羟基化研究的重点区域。与水分子相比，尾矿中的水合镁离子更有利于 MgO 表面的羟基化反应。此外，MgO 表面的低配位缺陷能够显著促进羟基化过程。而且，链状簇与 MgO 表面主要是通过水合镁离子建立连接的。
研究结论与意义
这项研究通过实验和模拟，全面而深入地探究了钾盐尾矿膏体回填的水化行为。实验中观察到的特殊水合产物，以及模拟研究揭示的 MgO 表面不同位点、缺陷对水化的影响机制，都为理解尾矿回填过程提供了微观层面的依据。这不仅解释了尾矿回填中的水化现象，更为优化钾盐尾矿膏体的运输和固化性能指明了方向，为进一步研究钾盐尾矿膏体回填的完整水化过程奠定了坚实的理论基础，有望推动尾矿回填技术取得新的突破，助力矿产资源开发领域实现更加环保、高效的发展。
