[发明专利]一种提高矿山充填料浆流动度的添加剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及矿山充填材料中的一种新型添加剂，具体涉及一种用于提高矿山充填料浆流动度的添加剂。

背景技术

充填采矿技术在矿山开采中应用越来越广，在实际充填过程中，充填料浆在一定的泵压下由管道输送到空区，由于充填料浆的泌水性，往往易堵塞泵送管道。改善充填料浆的输送性能（提高料浆的流动度），显得十分重要。一般充填料浆体主要成分是尾砂或废石、水泥、水，为改善其流动性，往往需要调节加入的水泥和水的量。但在应用过程中，水泥和水的掺量大小对充填强度和流动性的影响是相互矛盾的。

要同时满足强度和流动性要求，必须加入合适的添加剂。由于充填料浆存在体积大、浓度低、水泥掺量低等特点。针对充填体的这些特性，现有的添加剂存在掺量大，成本高，虽然能够提高其流动性，但是充填料浆早期强度不理想等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于矿山充填料浆、能够同时满足流动性和早期强度要求的添加剂。

本发明提供的提高矿山充填料浆流动度的添加剂，由按重量百分比计的下列原料制备而成：β-萘磺酸盐甲醛缩合物35%~45%，聚乙烯醇2%~5%，葡萄糖酸钙4%~10%，硫酸铝1%~2%，柠檬酸15%~18%，水20%~42%，合计100%。

上述添加剂的制备方法，包括下述步骤：

（1）按照所述重量百分比，将水加入反应釜，再加入β-萘磺酸盐甲醛缩合物、聚乙烯醇和葡萄糖酸钙，搅拌反应；

（2）缓慢添加硫酸铝，搅拌溶解、反应；

（3）加入柠檬酸进行反应，冷却制得所述添加剂；所述步骤（1）、（2）和（3）的反应保持温度为80℃~85℃。

步骤（1）搅拌反应优选20~40分钟。步骤（2）搅拌溶解、反应优选0.8~1.2小时。步骤（3）反应优选3~5小时。

上述添加剂在提高矿山充填料浆流动度中的应用，添加剂的加入质量为水泥用量的0.2%~0.5%。

β-萘磺酸盐甲醛缩合物是一种阴离子型表面活性剂，加入到尾砂水泥浆中后，能吸附在水泥颗粒表面，形成憎水基向内，亲水基向外的一层吸附层，由于亲水基带负电荷，相当于浆体中每个水泥颗粒表面带相同的电荷，由于同性电荷相互排斥使原本不稳固的浆体结构解体，释放出包裹的自由水，从而大幅度增加其流动性。聚乙烯醇可通过桥连作用使充填料浆不产生沉降和泌水现象。通过以上作用，可有效改善充填料浆的输送性能，提高料浆的流动度。

本发明添加剂是褐色液体，在配置充填料浆时加入，加入质量为水泥用量的0.2%~0.5%。具体掺量根据充填料浆流动性的增加值和充填体强度决定。使用本发明添加剂后，可提高料浆浓度，同时减小灰砂比，提高充填体的早期强度，使充填料浆能够快速达到强度要求。此外，本发明添加剂由于掺量低，还可减少充填体水泥的用量。据估算，每吨料浆可减少水泥用量60kg，经济效益可观。

具体实施方式

    本发明所用β-萘磺酸盐甲醛缩合物（固态）可市购，优选重均分子量为5000~20000；对所述盐的种类没有特殊限制，例如可以为钠盐。本发明对聚乙烯醇的分子量没有特殊要求，一般分子量的范围可以为：110000~130000。以下通过具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例一

   按重量百分比准备原料：β-萘磺酸盐甲醛缩合物35%、聚乙烯醇2%、葡萄糖酸钙5%、硫酸铝1%、柠檬酸15%、水42%；先将水加入反应釜，再将β-萘磺酸盐甲醛缩合物、聚乙烯醇、葡萄糖酸钙加入，一直保持温度80℃，搅拌反应30分钟，缓慢加入硫酸铝搅拌溶解、反应1小时后，再加柠檬酸反应3小时，冷却得到本发明的添加剂。

采用下述方法测试本实施例制备的添加剂的性能，结果见表1、表2。

流动度测试：用水泥胶砂流动度测定仪（型号NLD-3）测定其流动度，测定方法如下：

1）将拌好的胶砂试样分两层装入试模，第一层高度为2/3，用小刀在两个方向各划5次，用小刀划10次均匀捣压10次，完毕刮平试模；。

2）将试模垂直轻轻提起，开动跳桌，30±1s内完成30次跳动；

3）跳动完毕，用卡尺测量胶砂底面直径及与其垂直方向的直径，计算平均值即为该样品的流动度，该试验须在5min内完成。测定结果见表1。

②抗压强度测试：