[发明专利]一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料

说明书

技术领域

本发明属于胶结充填采矿领域，具体涉及一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料。

背景技术

磷尾矿是中低品位胶磷矿经重介质选矿后产生大粒径尾矿，4.75～19.0mm含量约占其88％。数量巨大的粗磷尾矿长期堆放地表不仅危害环境，还造成土地和磷矿资源的浪费。利用磷尾矿进行充填不仅消耗大量尾矿，也提高采矿活动的安全性，因此被广泛的应用。但现今湖北宜昌地区磷矿磷尾矿胶结充填开采过程中遇到了两大难题：其一，充填料浆平均泵送距离约2.5～7.0km，充填倍线大于8，要求料浆有良好的流动性和稳定性；其二，充填体强度要求高，需达到1.5～7.0MPa。为使磷尾矿胶结充填法在湖北磷矿中广泛应用，需对以磷尾矿为骨料的胶结充填材料进行研究。

在胶结充填材料在胶结充填采矿技术中起到关键作用，目前，广泛应用的胶结充填材料有水泥、粉煤灰、尾矿、细砂、高炉渣、废石、赤泥等，而在磷矿胶结充填中应用的材料主要为水泥、粉煤灰、磷渣、磷石膏、高炉渣等，但以重介质选矿产生的尾矿作为充填材料尚不多见。磷矿重介质选矿主要是利用磷块岩与脉石之间存在的密度差而实现磷精矿回收的一种选矿工艺，与浮选法、化学法、磁电法等选矿方法相比具有成本低、工艺简单以及环保等特点，而为了提高磷精矿回收率，一般将原矿粒度控制在0.5～15mm，因此所得尾矿的粒度也较大，将其直接制成胶结充填材料无法直接应用于大倍线管道泵送。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，使其料浆的流动性和稳定性满足长距离输送2.5～7.0km的要求，使其抗压强度在1.5～7.0MPa之间，从而解决上述问题。

一种应用于大倍线管输的粗骨料磷矿胶结充填材料，其原材料包括骨料、水泥、粉煤灰、减水剂和水；骨料:水泥:粉煤灰:减水剂:水的质量比含量为(60～76)％:(2.5～8.6)％:(4.8～13)％:(0～0.26)％：(14％～25％)。

所述骨料包括粗骨料和细骨料，粗骨料为二次破碎磷尾矿。

所述磷尾矿是中低品位胶磷矿经重介质选矿后产生大粒径尾矿，4.75～19.00mm含量占其88％。

所述二次破碎磷尾矿是将上述磷尾矿通过冲击式破碎将其粒径破碎至5.0mm以下，破碎后0.30mm以下含量占15％以下，20μm以下含量至少占5％以下，级配指数在0.45～0.60之间。

所述细骨料为以下任意一种或几种的混合物：重选尾泥、浮选尾砂、磷石膏等20μm以下超细颗粒含量在50％以上的细粉集料。

所述细骨料的添加量不固定，视二次破碎磷尾矿与粉煤灰中20μm以下超细颗粒的累计含量而定，保证该充填材料干料中20μm以下超细颗粒的累计含量在15％～18％即可。

所述水泥可为325或425普通硅酸盐水泥、325或425复合硅酸盐水泥中任意一种。

所述粉煤灰为从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其活性成分主要为玻璃体的SiO2和Al2O3。粉煤灰品质在Ⅲ级及以上即可。

所述减水剂为萘系固态粉末状或液态减水剂、聚羧酸固态粉末状或液态减水剂中任意的一种。

按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料可全部消耗的采矿及重介质选矿产生的磷尾矿与尾泥，避免了磷尾矿与尾泥堆放带来的征地费用。

粉煤灰在胶结充填材料中具有充填效应、形态效应和火山灰效应。充填效应可以改善骨料级配水平，有助于充填材料强度的提高。形态效应可以降低充填料浆流动性对水的依赖，进而也提高了料浆的稳定性，有利于长距离泵送。火山灰效应使粉煤灰成为辅助胶凝材料，可以部分替代水泥，降低原材料成本。

尾泥同样具有充填效应和形态效应，可以部分替代粉煤灰。同时在胶结充填材料中添加尾泥可以解决其外排而带来的安全环保问题。

按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料，其28天单轴抗压强度强度在1.0～13.0Mpa之间，满足发明目的。

按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料，其料浆的坍落度在22～29cm，稠度大于8.0cm，其流动性满足磷矿大倍线管道泵送胶结充填要求。

按本发明中的配比制备磷矿胶结充填材料，其料浆的分层度在0～2.0cm，静置泌水率小于3％，其稳定性满足磷矿大倍线管道泵送胶结充填要求。

本发明的磷矿胶结充填材料配比及制备方法有以下优点：

(1)可为矿床开采的整体安全提供保障，可以控制地压活动，缓解岩爆威胁；可以有效阻止岩层移动，保护地表建筑和当地生态环境；