[发明专利]一种矿山全尾砂膏体胶结充填材料

说明书

技术领域

本发明属于矿山开采充填技术领域，具体涉及一种矿山全尾砂膏体胶结充填材料。

背景技术

随着全国及全球对资源的需求进一步加大，造就了国内外矿业市场的繁荣，新老金属矿山产量逐年增大，对环境与资源的影响主要表现在地表塌陷和排放尾砂。尾矿砂是选矿厂将矿石磨细、选取有用组分后排放的废弃物，具有数量大、细度低和可利用性大的特点，具有污染环境和二次资源的双重特性。而地表塌陷是由矿山开采后大量采空区的出现所导致的，具有巨大安全隐患。因此采空区的治理成为可持续发展的瓶颈问题。

随着技术理念的发展进步，实现矿场无废开采，最大限度的把固体废物转变成二次资源被重新利用和抑制地表塌陷，从根本上解决矿区安全与生态问题成为了主流方案。目前国内应用的此类充填方式主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填和全尾砂膏体泵送胶结充填等。其中全尾砂膏体胶结充填因其质量浓度高、膏体充填体压缩率低、料浆基本不泌水、不沉淀、不离析等优点成为重要发展方向。但与此同时为保证充填体强度，当前技术条件下充填材料中水泥掺量约为200kg/m3，即水泥占固含量13％，较大的水泥掺量致使充填材料成本太高，于是在保证充填体强度的同时，降低水泥掺量，提高经济效益成为亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种矿山全尾砂膏体胶结充填材料，目的是兼顾经济效益与充填体性能，在保证充填体强度的前提下降低成本。

本发明的矿山全尾砂膏体胶结充填材料，其固体成分按照重量百分比，由10-12％硅酸盐水泥、89-90％全尾砂和1～2％复合激发剂组成，三种固体组分之和为百分之百；填充材料的含水率为20-30％。

所述的复合激发剂按照重量百分比由80～90％石膏和20-30％石灰组成。

所述全尾砂为硅质全尾砂、硅铁质全尾砂或铝质全尾砂中的一种。

本发明的矿山全尾砂膏体胶结充填材料在使用时各组分直接混合均匀即可。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的矿山全尾砂膏体胶结充填材料由硅酸盐水泥、全尾砂、复合激发剂和水组份混合而成，其中的复合激发剂为石膏和石灰的混合物，产生碱激发和硫酸盐激发的双重效果，用于激发尾砂的潜在活性，达到提升充填体强度的效果，从而可以在保证充填体强度的同时一定程度上减少水泥的掺量，提高经济效益。

在碱性环境下，胶凝材料水化放出的Ca(OH)2与尾矿砂中的天然硅铝酸盐矿物Al₂O₃和SiO₂反应生成C—A—H和C—S—H并产生胶凝作用。而在硫酸盐的作用下，胶凝材料水化放出的Ca(OH)₂遇到Al₂O₃和石膏溶解放出的离子反应生成钙矾石并产生胶凝作用。使尾砂中的硅铝酸盐溶解出来，在石膏硫酸盐的作用下，再次发生反应形成胶凝性材料，双重激发作用下，提升了胶凝效果，达到提升充填体强度，降低水泥掺量的目的。

具体实施方式

本发明实施例中按照JG/T230-2007的规定对材料进行性能检测。

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1

本实施例的矿山膏体胶结充填材料由1kg硅酸盐水泥，8.9kg硅质全尾砂，0.1kg复合激发剂，2kg水组成；其中所述的复合激发剂由0.08kg石膏和0.02kg石灰组成，将各组分原材料混合均匀，即可得到本实施例的充填材料。

充填材料在自然状态下3天后的抗压强度达0.452MPa，7天后达1.225MPa，28天后达2.463MPa，坍落度为176mm，达到了充填材料标准要求。

实施例2

本实施例的矿山膏体胶结充填材料由1.2kg硅酸盐水泥，9kg硅铁质全尾砂，0.2kg复合激发剂，3.0kg水组成；其中所述复合激发剂由0.09kg石膏和0.03kg石灰组成，将各组分原材料混合均匀，即可得到本实施例的充填材料。

充填材料在自然状态下3天后的抗压强度达0.405MPa，7天后达1.086MPa，28天后达2.175MPa，坍落度为147mm，达到了充填材料标准要求。

实施例3

本实施例的矿山膏体胶结充填材料由1.1kg硅酸盐水泥，8.95kg铝制全尾砂，0.15kg复合激发剂，2.5kg水组成；其中所述的复合激发剂由0.085kg石膏和0.025kg石灰组成，将各组分原材料混合均匀，即可得到本实施例的充填材料。

充填材料在自然状态下3天后的抗压强度达0.525MPa，7天后达1.424MPa，28天后达2.652MPa，坍落度为122mm，达到了充填材料标准要求。