[发明专利]一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山尾砂胶结充填、矿山环境治理及采空塌陷区生态修复技术领域，具体涉及一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂及其制备方法，适用于各种金属矿山的充填采矿工程以及采空塌陷区生态修复工程。

背景技术

随着工业化进程的推进，伴随产生大量的低品位工业固体废弃物(有价成份含量低、难以再次回收利用的工业固体废弃物)，大量的低品位工业固体废弃物如果不加利用，直接丢弃将会造成环境污染，因此，将低品位工业固体废弃物二次资源化利用成为当务之急。低品位工业固体废弃物可分成三大类，一类为经历高温热历史、具有潜在可激发胶凝活性的工业固体废弃物，一般含有丰富的低聚度硅氧四面体和铝氧四面体结构，在激发剂作用下，能发生结构重组，形成高聚合度的水硬性材料，如高炉矿渣、铬铁渣、电炉磷渣、粉煤灰等；第二类为自身具有激发剂特性的工业废弃物，如电石渣、工业副产石膏等；第三类为未经历高温热历史、高惰性的工业固体废弃物，如选矿尾矿、煤矸石等。根据三类低品位工业固体废弃物的特点，有效地进行联合协同处置，是实现环境治理和资源化利用的大趋势。

随着矿山充填采矿技术的推广与应用，充填用胶凝材料也在不断更新换代，为低品位工业固体废弃物资源化利用提供有效途径。水泥作为建筑行业最为普通的胶凝材料，被迁移使用作为矿山充填胶结材料，存在掺量大、胶结效果差的弊端。近些年，出现的大量新型胶结材料，但基本上都是在普通硅酸盐水泥或矿渣水泥的基础上进行改进，即使用具有高温热历史的炉渣、粉煤灰取代部分水泥熟料，但由于原材料限制、取代熟料量低、胶结效果不理想等方面制约其推广应用。公开号CN102381847使用掺量为35-40％高炉水淬渣制备矿山用胶凝材料，熟料掺量仍高达35-40％，且同等掺量下，充填体强度仅高出使用水泥时的20％，没有明显的体现降低成本或大幅提升充填体品质的效果。公开号CN101781111A使用掺量为72-77％的矿渣微粉制备一种专用于铜镍矿全尾砂充填胶凝材料，但该胶凝材料只针对铜镍尾矿，且所需原材料要求苛刻，得不到广泛推广应用。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂，该胶结剂的原材料来源广泛、价格低廉，因而成本低廉，且其固结尾砂效果优异，可固结多种不同类型的尾砂。

本发明还提供了一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂的制备方法，该方法工艺简单，操作十分简便，能耗低，制备所需的成本十分低廉。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂，由以下重量百分比的原料制备而成：

硅铝基工业废渣 65％-75％

激发剂 22％-33％

活化剂 1％-3％，

所述的硅铝基工业废渣是指经历高温热历史、含有丰富的低聚度硅氧四面体和铝氧四面体结构、具有潜在可激发胶凝活性的工业固体废弃物，其中SiO₂和Al₂O₃的质量百分含量超过40％。

所述的硅铝基工业废渣为粒化高炉矿渣、粒化电炉磷渣、粒化铬铁渣、粒化增钙液态渣、粉煤灰中的任意一种、两种、三种、四种或五种。

所述的激发剂由水泥熟料、电石渣和脱硫石膏组成，其中水泥熟料占原料总重量的5％-12％，电石渣占原料总重量的5％-10％，脱硫石膏占原料总重量的7％-15％。

所述的活化剂为木质素磺酸盐类和模数为1.6～2.3的水玻璃的组合物。

所述的木质素磺酸盐类为木质素磺酸钙或木质磺酸钠。

一种矿山充填用硅铝基尾砂胶结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照权利要求1所述的配比称取各原料组分，先将硅铝基工业废渣烘干，然后将干燥的硅铝基工业废渣磨至比表面积≥530m²/kg，得到硅铝基工业废渣粉末，接着将激发剂烘干，再将干燥的激发剂磨至比表面积≥620m²/kg，得到激发剂粉末；

2)将硅铝基工业废渣粉末、激发剂粉末和减水剂混合后磨至200目。

该胶结剂的作用机理如下：