[发明专利]一种快速制备尾矿井下充填材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业固体废物处理与处置技术领域，具体涉及一种以尾矿、高炉渣、废石膏等工业固体废物为主要原料快速制备井下充填材料的方法，可在黑色、有色、黄金等金属矿山尾矿充填材料制备中应用。

背景技术

随着矿产资源的大规模开发利用，大量尾矿的地表堆存和地下采空区的存在,对周边安全和生态环境造成了严重的不良影响。尾矿充填采矿技术可以将地表堆积废料（包括尾矿、废石等）回填到井下，处理采矿空区，既解决了在地表建设尾矿库存在的投资大、占用土地、污染环境等问题,又解决了采空区存在的安全隐患和采空区塌陷造成的地表生态破坏等问题，为解决尾矿的出路、实现无废开采和高效利用矿产资源的提供了一种新模式。尾矿井下充填技术是保证充填采矿法成功应用的关键环节，其中要求充填速度要快、能力要大、胶强面要快速凝固且强度要高、充填作业成本低的充填材料。

在尾矿胶结充填工艺中，胶结材料的制备可以说是矿山尾矿胶结工艺中设计的核心, 它既是决定胶结体强度的关键，又是影响工艺成本的最重要因素。在采用胶结充填工艺的矿山中，通常采用水泥作胶结剂，水泥费用约占充填成本的60%～80%，充填成本过高。高水速凝材料作为胶凝剂在应用过程中也存在成本高，后期易风化等问题。因此，许多矿山都在寻求更廉价的水泥代用品作为胶结材料，来满足矿山生产的要求。如《混凝土》杂志2010年第2期发表的“新型高炉矿渣基尾矿胶结材料的制备试验研究”就是以尾矿、新型高炉矿渣为主要原料，并添加OC激发剂、HA1早强剂制备尾矿胶结材料。但总体来说，都存在着胶结固化剂用量大、早期强度低、固化速度难以控制、胶结材料泌水、充填成本高等问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，而提供一种固化时间短、胶结固化剂用量少、防止泌水、充填速度快，能够快速制备尾矿井下充填材料的方法，该方法不仅充填材料固化速度快速可调、充填成本低廉，又能解决尾矿、高炉渣、废石膏等工业固废带来的环境污染问题和资源浪费问题。

为实现本发明的上述目的，本发明一种快速制备尾矿井下充填材料的方法采用以下技术方案：

本发明一种快速制备尾矿井下充填材料的方法，该尾矿井下充填材料各组分的质量百分配比为：

1）尾矿40～65%；

2）充填基料：高炉渣微粉5～20%、钢渣微粉0～20%、赤泥0～15%、粉煤灰0～20%、硅灰0～15%、生石灰0.5～8%、废石膏0.2～4%、固体硅酸钠0.5～5%；

3）水20-45%。

其制备工艺、步骤为：①将尾矿、充填基料和水放入水泥胶砂搅拌机中以140～250r/min的速度搅拌1-3分钟；②混合均匀后注入塑料模具，用塑料薄膜覆盖，置于微波频率为915～5800 MHZ微波设备中，在微波输出功率80～800W下辐射5～30分钟后，将试块置于养护箱养护至定龄期，即得到满足充填要求的尾矿井下充填材料。

该尾矿井下充填材料各组分的质量百分比优选配方为：尾矿50～60%、高炉渣微粉8～15%、生石灰0.8～5%、废石膏0.5～3%、固体硅酸钠0.5～3%、水25～30%；步骤②中的微波频率为2000～3000 MHZ，在养护箱中的养护时间为20～30h。

该尾矿井下充填材料各组分的质量百分比的另一种优选配方为：尾矿45～60%、高炉渣微粉8～20%、生石灰0.8～5%、废石膏0.5～3%、固体硅酸钠0.5～3%、水20～22%；步骤②中的微波频率为2400～2500 MHZ，辐射时间10～30分钟，在养护箱中的养护时间为20～30h。

所述的废石膏为磷石膏、氟石膏、脱硫石膏、钛石膏中的一种或它们的混合物。

在步骤②中的微波频率最佳为2450MHZ，采用的养护箱最好为恒温、恒湿箱，温度为20℃，湿度为95%，养护时间以24h为佳。

所述的尾矿种类为铁矿、锰矿、有色金属矿或非金属矿的尾矿；所述的尾矿粒径为-0.074mm含量在60～100%范围；所述的高炉渣微粉、钢渣微粉的细度为-0.045mm含量100%；所述的赤泥、废石膏、生石灰、固体硅酸钠细度皆为-0.074mm含量100%。