[发明专利]一种胶结充填料

说明书

技术领域

本发明属于矿山充填材料技术领域，具体涉及一种新型胶结充填料。

背景技术

目前国内湿法磷酸工艺主要以二水法为主，二水法生产磷酸时，其副产物二水磷石膏 (CaSO₄·2H₂O)作为一种胶结充填材料在矿山充填领域得到了广泛应用。但采用二水磷石 膏进行胶结充填时存在如下问题：

(一)充填成本高。由于二水磷石膏胶凝作用小，故在利用其进行胶结充填时，为保证 固化后充填体3d强度和7d强度满足采矿要求，普遍需掺入占比高的水泥作为胶凝材料。如 专利CN201310035710公开的一种细粒尾矿充填用的胶凝材料，需掺入15％～40％的贝利特- 硫铝酸盐水泥。掺入水泥则使得充填成本大大提高。

(二)固化强度低。为了降低充填成本，某些二水磷石膏充填工艺采用黄磷炉渣用作胶 凝材料，作为水泥等胶结剂的替代品。虽使得充填成本降低，但固化强度无法满足采矿要求 (一般3d充填体强度不小于1.5MPa，7d充填体强度不小于2.5MPa)。如专利 CN201210411684公开的一种用于矿山井巷充填的混合物料，需掺入10％～24％的黄磷炉渣替 代水泥用作胶凝材料，其28d固化强度仅为0.72MPa，难以满足要求。

(三)固化时间长。如专利CN200610031428公开的磷石膏充填于井下采空区形成固化 充填体的方法，其固化时间长达28天，抗压强度才能达到1～1.3MPa。专利CN200710193247 公开的磷石膏用于矿山采空区胶结充填的方法，虽通过加入水淬铁(钢)渣和石灰优化水泥 的胶凝作用，但仍需5～8天固化，抗压强度才能达到1.5MPa，固化时间偏长。

发明内容

本发明旨在克服背景技术中存在的问题，提供一种新型胶结充填料，该充填料成本极低， 固化时间短，固化强度高，绿色环保，可用于井下充填。

研究表明，普通硅酸盐水泥主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO₂)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂)， 其水化反应后主要生成水化硅酸钙(3CaO·2SiO₂·3H₂O)凝胶起到胶凝作用，也即普通硅 酸盐水泥经水化反应后才具有胶凝作用。

贵州川恒化工公司在国内率先突破半水法湿法磷酸成套技术，半水磷石膏为该方法生产 磷酸时的副产物，主要成分为CaSO₄·1/2H₂O。能否利用半水磷石膏进行胶结充填，同时克 服二水磷石膏胶结充填成本高、固化时间长、固化强度低等问题，本申请人进行了大量研究。

研究表明：结晶水含量9.5％以内的半水磷石膏(CaSO₄·1/2H₂O)遇水后可快速水化， 生成的二水磷石膏(CaSO₄·2H₂O)晶体形成胶凝材料结构骨架，具有优良的胶凝性能，可 替代普通硅酸盐水泥水化反应后生成的水化硅酸钙凝胶，起到胶凝作用。

为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：一种胶结充填料，包括按下述重量配比 的半水磷石膏、全尾砂和石灰，全尾砂:半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰:半水磷石膏＝1.2％～2.0％， 其中半水磷石膏结晶水含量在9.5％以内。

上述胶结充填料用水制成充填料浆。优选制成质量浓度69％～73％的充填料浆。

优选的，半水磷石膏结晶水含量5.3～8.63％，进一步优选的，5.3～6.7％。

优选的，石灰:半水磷石膏＝1.2％～1.6％。

优选的，所述全尾砂为单一反浮选工艺生产磷精矿的副产物。

所述石灰为生石灰或熟石灰。

上述胶结充填料的制备方法，是将半水磷石膏、全尾砂和石灰按所述配比加水混合并搅 拌均匀。

本发明具有如下显著效果：

1)充填成本低。本发明充分利用半水磷石膏的优良胶凝特性，无需掺入水泥、粉煤灰或 黄磷炉渣用作胶凝剂。将选厂产出的全尾砂用作充填骨料，磷化工厂产出的半水磷石膏用作 胶凝材料，掺入极少量的石灰，充填成本极低。