[发明专利]一种矿山井巷充填用复合物料

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山井巷充填用复合物料，属于矿山井巷充填技术领域。

背景技术

随着化工行业的迅速发展，磷化工厂每年排放黄磷炉渣的数量不断增加，为了合理利用黄磷炉渣，目前已有大型磷化工厂开始利用黄磷炉渣取代磷石膏充填胶结用的水泥和粉煤灰，从而大大节省了水泥用量，降低生产成本，提高企业经济效益。但是采用黄磷炉渣与磷石膏进行配合脱水性较差，凝固时间长，强度低，且遇水易软化。虽添加硅酸钠等物质作为激发剂后，基本能满足充填的前期脱水、凝固时间要求，但由于硅酸钠为液体，要在充填站现在的设备条件下进行工业试验，组织生产难度大。

复合炉渣粉与磷石膏的作用机理为：

磷石膏对复合炉渣粉的水化有促进作用，复合炉渣粉溶解于水中，提供OH^-，在OH^-的作用下，玻璃体网状结构中的Al-O、Si-O链被打开，随着玻璃体的逐渐解体溶解，液相中发生下列反应：

SiO₂+yCa(OH)₂+(n-yH₂O)=xCaO·SiO₂·nH₂O

Al₂O₃+xCa(OH)₂+(m-xH₂O)=xCaO·Al₂O₃·mH₂O

最初生成的水化铝酸钙以C₃AH₆的形式存在，在复合炉渣粉提供的碱性环境中，C₃AH₆转换为C₄AH₁₃，再与液相中的石膏发生反应生成钙矾石(AFt)：

4CaO·Al₂O₃·13H₂O＋3CaSO₄·2H₂O＋14H₂O＝

3CaSO₄·Al₂O₃·3CaSO₄·31H₂O(AFt)

生成的钙矾石为不溶于水的针状晶体，吸附在玻璃体表面。水化继续进行，玻璃体逐渐溶解，水化产物逐渐增多。

黄磷炉渣的水化是由表及里逐渐发生的，最初复合炉渣粉中的C₃S、C₂S和水迅速反应生成Ca(OH)₂的饱和溶液，并从中析出Ca(OH)₂晶体，同时石膏也很快进入溶液和C₃A反应生成细小的钙矾石晶体，在这一阶段，由于水化产物尺寸细小，数量少，未形成网状的凝聚结构。随着水化反应的继续进行，生成较多的Ca(OH)₂和钙矾石晶体，同时复合炉渣粉颗粒上长出C-S-H纤维状凝胶，由于钙矾石晶体的长大以及C-S-H的大量形成，互相接触而产生接触点，将各颗粒初步连接成网络结构，随着接触点数目的增加，网状结构不断地加强，强度相应增大。当养护结束时，绝大多数黄磷炉渣已完成水化，各水化产物如C-S-H、Ca(OH)₂、C₃AH₆、C₄（A,F）H₁₃等数量不断增加，结构逐渐致密，形成具有强度的凝聚结构。

CN102234191A公开了一种早强型矿山井巷充填胶凝材料，由高炉矿渣、硫铝酸盐水泥（或者硫铝酸盐水泥熟料）和激发剂硅酸钠按一定重量比混匀制备而成。CN102381847A公开了一种矿山井巷充填用高炉水淬渣胶凝材料，是由普通硅酸盐水泥熟料粉末、水淬渣粉末、硬石膏粉末和生石灰粉末按一定重量百分比组成。以上方案虽然实现了高炉矿渣综合利用，但仍然使用了水泥或水泥熟料作为原料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，本发明提供了一种矿山井巷充填用复合物料，解决了矿山井巷充填胶结物料脱水性较差、凝固时间长、强度低或不易组织生产的问题，且可以不用水泥或水泥熟料为原料。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。

一种矿山井巷充填用复合物料，其特征在于：由黄磷炉渣粉、激发剂与改性剂按照（19～22）:（10～17）:（1～4）的质量比混合后，加2～4倍体积的水搅拌均匀而制成；