[发明专利]铁矿尾砂固化剂、含该固化剂的铁矿全尾砂胶结组合物及其在矿山采空区的应用

说明书

技术领域

本发明属于金属与非金属地下开采技术领域，特别是涉及一种用于尾砂胶结充填矿山的固化剂、含该固化剂的铁矿全尾砂胶结组合物及该组合物应用在矿山采空区的充填方法。 

背景技术

矿山企业在选矿完成后，多以泥浆形式外排选矿时产生的废弃矿渣，这些废弃矿渣经日积月累形成尾矿库。尾矿库占地面积大，而且极具安全隐患，另外在尾矿库中富含选矿药剂的水渗透到地下，对环境、地下水也会造成极大的污染。尾矿的处理与综合利用成为各个地区矿冶企业迫切需要解决的重大问题。尾矿综合利用有利于减少占用土地，保护环境，也是消除尾矿库安全隐患的治本之策。 

充填采矿法是随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的一种采矿方法，该方法具有如下突出的优越性：可为矿床开采的整体安全提供支撑，特别是对于800米以上深井开采，可以有效预防和控制岩爆、降低工作面温度等作用，成为深井矿山的首选采矿方法；可有效地保护矿区建筑物及周边生态环境；最大限度回收地下矿产资源。将尾矿作为填充料应用在充填采矿中是较为合理有效也是应用越来越广的尾矿利用方式。目前，通常通过硅酸盐水泥等胶结一定粒级的尾砂形成充填混合料，将该填充混合料通过自流管道注入采空区，经合理的养生后形成一定强度和体积稳定的固化体来实现对采空区的填充。 

矿石的全尾砂含有大量的细颗粒，现有的填充工艺要求填充混合料含有大量的水分，这使得全尾砂胶结固化的难度大、成本高，使用一般硅酸盐水泥无论是技术性能还是经济成本均难以满足要求。 

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种铁矿尾砂固化剂含该固化剂的铁矿全尾砂胶结组合物及其在矿山采空区的应用。所述技术方案如下： 

一方面，提供了一种铁矿尾砂固化剂，包括下列重量份的组分： 

水淬高炉矿渣0.4～0.6份；赤泥0.2～0.3份；活性矿物掺合料：0.2～0.4份；活性激发剂：0.03～0.05份；碱金属的氢氧化物或碱土金属的氢氧化物：0.03～0.1份。 

优选，所述的水淬高炉矿渣勃氏比表面积为350～700m²/kg。 

优选，所述赤泥的勃氏比表面积为500～700m²/kg。 

优选，所述活性矿物掺合料选自煅烧煤矸石粉、固硫灰渣、粉煤灰、沸石粉、天然火山灰中的一种或一种以上组合。 

优选，所述的固硫灰渣，其中，固硫灰为直接从流化床锅炉烟道收集到的原状固硫灰，固硫渣的勃氏比表面积为350～500m²/kg；所述的沸石粉细度不低于150目；所述的天然火山灰细度不低于200目。 

优选，所述活性激发剂为三乙醇胺、甲酸钙、氯盐、碱土金属的硫酸盐、碱金属的碳酸盐、碱金属的硅酸盐中的一种或一种以上组合。 

优选，所述氯盐为氯化钠或氯化钙，所述碱土金属的硫酸盐为硫酸钙或硫酸镁，所述碱金属的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾，所述碱金属的硅酸盐为硅酸钠。 

优选，所述碱金属的氢氧化物或碱土金属的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。 

另一方面，提供了一种铁矿全尾砂胶结组合物，其包括下列组分： 

铁矿全尾砂，包括干基物料以及水，其中水的质量含量小于等于45%； 

铁矿尾砂固化剂，其含量为所述铁矿全尾砂干基质量的10％～25％； 

外加水，其与所述铁矿全尾砂中的水的总含量为所述铁矿全尾砂胶结组合物质量的30-37%。 

又一方面，提供了一种矿山采空区的充填方法，包括以下步骤：将上述铁矿全尾砂胶结组合物搅拌均匀，通过自流性管道输送到矿井进行充填，在矿井中养生7-28天，养生温度为20～25℃，相对湿度不高于95%。 

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 

本发明实施例以水淬高炉矿渣、赤泥、固硫灰渣等工业废渣为主要原料，提供了一种能够在高含水量状态下，以干基质量的10％～25％掺量有效固化铁矿全尾砂的铁矿尾砂固化剂； 

该铁矿尾砂固化剂可以直接固化全尾砂，因此，对铁矿尾砂进行利用时，无需对尾砂进行分级筛选，尾砂中的细粒部分也能全部利用，基本实现了尾砂的全部利用，不仅降低了成本，还有利于保护环境； 

该铁矿尾砂固化剂配料方便，其配料中工业废渣的使用量超过50%，为工业废渣的利用提供了一个有效途径，节约环保；