[发明专利]矿渣基全尾砂自流充填胶结材料及其充填料浆制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以高炉矿渣为主要原料的全尾砂自流胶结充填材料。本发明还涉及所述全尾砂自流胶结充填材料的制备工艺。

技术背景

充填采矿法是地下矿山安全高效生产的一种重要方法，不仅可以治理地下采空区，避免采空区造成的地表塌陷和安全隐患，而且能够提高回采率，大量利用尾矿等矿山废弃物，减轻矿山废弃物对环境的不利影响。

全尾砂胶结充填料是以不分级和不脱泥的全粒级尾砂作为充填基料，以水泥或其他胶凝材料为胶结剂构成的胶结充填料。全尾砂胶结充填是指尾砂不分级脱泥，全部用作矿山充填基料的充填方式，相对于分级尾砂充填而言，工艺更为简单，能耗更少，对于矿山实现尾砂零排放目标极为重要。

全尾砂的物料细度细，表面积大，因而消耗的水泥多，或者在相同水泥耗量的条件下，强度低，除此之外，在规定的充填时间内，全尾砂充填料浆的流动度损失较大，会出现堵管的现象。目前，用于矿山全尾砂胶结材料多用水泥做胶结剂，导致充填成本较高，如果采用矿渣作为充填材料粉料的主要成分，可以大幅度降低胶结粉料的成本，也符合国家节能利废的指导方针。以矿渣作为主要成分的胶结粉料需选择合适的激发剂和不同的组分复合使用，以满足充填材料的强度、流变性、凝结时间等性能要求。

在多组分的尾砂胶结材料制备方法方面，目前所使用的方法是将各组分分别烘干、粉磨，再按照比例进行混合，配制成尾砂胶结材料。这种方法制备工艺复杂，能耗高，粉料细度难以控制。混合制成的胶结材料不宜长时间贮存，需要即配即用，组分较多时，生产使用环节操作较为复杂。

全尾砂充填料浆要实现自流充填，其固体浓度一般限制在70%以下，尾砂利用率较低；形成的尾砂充填体早期强度低，接顶率较差；多组分的胶结材料配制、贮存较为复杂。因此，需要有新的技术和方法对全尾砂充填胶结材料进行进一步的研究。

公开号为CN101786854A的中国专利公开了一种早强型矿井尾砂回填用尾砂胶结材料的制备及其应用方法，该尾砂胶结材料形成的充填体早期强度发展速度快，但是使用硫铝酸盐水泥作为胶结材料的主要成分，稳定性较差，成本较高。

发明内容

本发明的积极效果在于：本发明以高炉矿渣为主要胶结材料，采用水玻璃作为矿渣激发剂，取得了显著提高早期强度的效果。本发明还添加半水石膏，缩短了凝结时间，添加生石灰使料浆开始固化后伴随体积膨胀，提高了充填材料的接顶率。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种全尾砂自流充填胶结材料，其特征在于按照以下配比和方法制备而成：

高炉矿渣55%~80%，硅酸盐水泥熟料5%~15%，半水石膏5%~10%，二水石膏3%~10%，CaO含量>80%的生石灰3%~10%，三乙醇胺0.01%~0.05%；

所述的百分比均为质量百分比；

（1）、分别将硅酸盐水泥熟料和生石灰破碎至5mm以下的颗粒；

（2）、再将高炉矿渣、硅酸盐水泥熟料、半水石膏、二水石膏和生石灰原料烘干后，按比例取料放入球磨机中，并加入三乙醇胺进行共磨；

（3）、粉磨至30~60min时，测其勃氏比表面积，当勃氏比表面积>400m²/kg时，将粉磨好的胶结材料包装，密封保存。

全尾砂自流胶结充填材料的全尾砂充填料浆，按照以下方法制备而成：

将所述胶结材料与全尾砂按照1:10的质量比混合，加水并在加水过程中加入胶结材料0.5%~3%的模数>3.5的水玻璃、胶结材料0.3%~2.0%的减水剂以及胶结材料0.01%~0.03%的缓凝剂，配成固体浓度为50%~75%的全尾砂充填料浆；所述的百分比均为质量百分比。

全尾砂自流胶结充填材料的全尾砂充填料浆，其特征在于：所述的减水剂为萘系高效减水剂、聚羧酸高效减水剂、氨基高效减水剂和脂肪族高效减水剂中的任一种。

全尾砂自流胶结充填材料的全尾砂充填料浆，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸与葡萄糖任意比例的组合物。

本发明的积极效果在于：本发明以高炉矿渣为主要胶结材料，采用水玻璃作为矿渣激发剂，取得了显著提高早期强度的效果。本发明还添加半水石膏，缩短了凝结时间，添加生石灰使料浆开始固化后伴随体积膨胀，提高了充填材料的接顶率。