[发明专利]一种利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及尾矿处理技术领域，尤其是一种利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土及其制备方法。

背景技术

铝工业是我国工业的支柱型产业，铝土原矿选碾磨选洗后，所剩尾矿泥浆经泵送填入排泥库中堆储，我国现有数百座铝土排泥库分布在岩溶地区，该地区水文地质条件复杂，岩溶多在表层或浅层发育，溶洞及落水洞较多，加上长期降雨、地震等外部干扰的影响，极易诱发溶洞塌陷、排泥库边坡和底部尾矿泥浆泄漏等事故，造成企业的巨额经济损失及下游人民群众的生命财产损失，社会影响巨大。因此，排泥库的安全稳定直接关系到矿山企业本身的经济效益和周边居民生命财产安全以及自然环境保护，解决排泥库周边与岩溶洞穴问题有关的技术难题是非常有必要且刻不容缓的。

目前对溶洞的处理一般采用注浆加固方式，而注浆材料主要有两大类：化学类浆液与水泥类浆液。就注浆材料而言，化学浆液材料成本较高，其注浆材料的腐蚀性、毒性会对地下水产生一定的污染。而水泥类浆液中，水泥浆液凝胶时间长，在岩溶地区地下水活动强的情况下，浆液易被稀释和冲刷，造成注浆成本增加且效果不好；水泥-水玻璃浆液容易形成峰窝状结石体，降低了强度和防渗性能，同时其注浆工艺复杂，施工过程中容易造成堵管憋泵现象；粉煤灰浆液结石体早期强度低，塑性及延性较差，不能很好地适应土体变形，同时由于高标号混凝土的使用，合格的粉煤灰价格昂贵。

铝土排泥库不仅占用了大量的土地，而且对地下水源造成污染，同时，由于铝土尾矿的颗粒细，易形成扬沙，造成空气污染。如何有效利用和处置铝土尾矿的问题已迫在眉睫。铝土尾矿以含有高粘性高岭土为主，所以粘性和可塑性好，可代替细砂、碎石等材料作为制备水泥浆液的集料，缩短浆体的凝结时间，用作制备溶洞充填材料，来源广且价格便宜，而用于铝土排泥库周边溶洞的充填，可就地取材，经济适用，降低尾矿泥渗漏的风险，极大地满足工程的需要，同时降低铝土尾矿堆放对环境的污染，实现废料重复利用价值。此外，铝土尾矿还可同时兼作掺和料，由于铝土尾矿的颗粒较细，能更好地填充在水泥颗粒空隙中，使得制备的浆液密实度更高，尾矿起到了很好的填充效应，特别是由于尾矿保水性强的特点，在固定用水量时使得水泥水化的用水量较小，相当于水泥浆在比较小的水灰比下水化，所以早期强度有一定提高。发明的铝土尾矿轻质泡沫土则具有轻质性、密度和强度可调节性、良好的施工性、硬化后可自立、良好的耐久性和抗渗性、良好的隔热隔音性及优越的环保性等优点，可作为溶洞充填材料，极大地缩短工期，减少工程投资。

发明内容

本发明提供了一种利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土及其制备方法，能利用铝土尾矿粘性和可塑性好的特点，制备得密实度高、耐久性和抗渗性好的轻质泡沫土。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土，由水泥浆液体系和发泡体系组成，所述水泥浆液体系和发泡体系的体积比为0.5~2:1；

所述水泥浆液体系主要包括以下组分：水泥、铝土尾矿、减水剂和水，其中，水灰比为0.2~1.0，铝土尾矿与水泥的质量比为0.2~5:1，减水剂的质量为水泥浆液体系质量的0.4~0.6%；

所述发泡体系主要包括以下组分：发泡剂0.5~2份、稳泡剂0.1~0.3份、微沫剂0.05~1份和水100份。

优选的，所述水泥为P042.5硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

优选的，所述铝土尾矿中，主要成分为高粘性高岭土，按照质量百分比来计算，在铝土尾矿中，Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃的含量大于80%。

优选的，所述发泡剂为动物性发泡剂或复合发泡剂。

优选的，所述稳泡剂为动物胶液。

优选的，所述微沫剂为发泡剂与水按照质量比1:1450~1550稀释制得。

本发明进一步提供了以上所述的利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土在岩溶区溶洞充填中的应用。

本发明提供了以上所述的利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土的优选制备方法，包括以下步骤：

S1.水泥浆液体系的制备：按照质量份配比称取水泥、铝土尾矿、减水剂和水、搅拌混合均匀获得水泥浆液体系；

S2. 发泡体系的制备：利用发泡机将水与发泡剂混合，制成泡沫混合液；柱塞泵抽取部分泡沫混合液继续加入水进行二次发泡，并通过空压机给柱塞泵管道提供气体，泡沫混合液在气体的作用下通过多层钢丝过滤网过滤产生细小泡沫，制得微沫剂，按照重量比将泡沫混合液、稳泡剂及微沫剂混合，制得发泡体系；