[发明专利]一种矿用造纸污泥灰快速密闭材料及其制备方法

说明书

本发明属于煤矿施工领域，特别是指一种矿用造纸污泥灰快速密闭材料及其制备方法。所述快速密闭材料包括以下重量份的原料：硫铝酸盐水泥熟料30‑40份、硅酸盐水泥熟料15‑25份、造纸污泥灰35‑45份、羟丙基甲基纤维素0.1‑0.2份、木质素磺酸钠或木质素磺酸钙1.5‑2份、生石灰3‑4份、脱硫石膏4‑5份、氯化钠0.8‑1.5份、聚丙烯纤维1‑1.5份、超细硅灰4‑8份、硼砂0.1‑0.3份以及水100‑130份。本发明实现造纸污泥无害化处理及固体废弃物资源化利用，输送性能好，成本低廉，制备、输送工艺简单，具有较强的商业应用价值。

技术领域

本发明属于煤矿施工领域，特别是指一种矿用造纸污泥灰快速密闭材料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国造纸行业发展迅速，造纸污水排放量巨大，造纸污泥是造纸行业污水处理的终端固体废弃物，它含水率高，成分复杂，富含有机纤维，并且还残留有造纸污水中的污染成分，如果处理不当，将严重破坏生态环境。目前，造纸污泥的处理多采用堆放或填埋，这种处理方式占用大量土地资源，同时，污泥中的有机成分易腐烂变臭、滋生细菌，所含的重金属元素渗透到土壤及水源中，将造成二次污染。造纸污泥的无害化处理方式包括微生物热解、作农用肥料、焚烧处理等，其中焚烧处理可大大降低污泥体积，杀死病原体，使有机质碳化，而焚烧产生污泥灰极少得到有效处理，很容易造成二次污染。

煤炭是我国的主要能源，煤炭的 90﹪都是井下开采，煤矿采用垮落法开采之后，采空区通常会积聚瓦斯，甚至有自燃发火的危险，为防止煤层自燃、有害气体扩散或者瓦斯爆炸，需要快速隔绝采空区，将易自燃区、有害气体源或瓦斯聚集区进行隔离，从而保障煤矿工人的生命安全。

煤矿采空区常规的密闭方式有矸石袋密闭墙、料石密闭墙、钢筋混凝土闭墙等，由于构成封闭墙的料石、砖石的数量与重量相对比较大，输送艰难，成本高、劳动量大、作业时间较长。此外，料石和砖石混凝土是刚性材质，在矿井顶板活动时，密闭墙体缓冲性能很差，非常容易破坏封闭的墙体。因此，常规的封闭墙要实现快速、彻底的隔离作用非常困难。更为严重的是由于井下作业人员构筑密闭墙时间过长，在高温浓烟和有毒气体超标的恶劣环境中作业，更容易造成人员伤亡，同时也给救援工作带来了困难和危险。现有的气囊密闭方式虽然能够快速地隔绝采空区，但难以填充到每个缝隙和低凹处，并且巷道壁面突出的岩石或尖锐物极易划破气囊，此外，气囊所能承载的强度有限，只能作为临时密闭。 综上所述，轻质密闭材料无法承担顶板来压，难以抵抗瓦斯爆炸冲击波的作用，传统密闭材料耗费大量的人力、物力，且施工效率低，目前，还没有一种行之有效的方法和技术来实现煤矿采空区的快速密闭。

发明内容

本发明提出一种矿用造纸污泥灰快速密闭材料及其制备方法，解决了现有的密闭方式输送困难、劳动强度大、作业时间长、成本高的技术难题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种矿用造纸污泥灰快速密闭材料，所述快速密闭材料包括以下重量份的原料：硫铝酸盐水泥熟料30-40份、硅酸盐水泥熟料15-25份、造纸污泥灰35-45份、羟丙基甲基纤维素0.1-0.2份、木质素磺酸钠或木质素磺酸钙1.5-2份、生石灰3-4份、脱硫石膏4-5份、氯化钠0.8-1.5份、聚丙烯纤维1-1.5份、超细硅灰4-8份、硼砂0.1-0.3份以及水100-130份。

所述羟丙基甲基纤维素粘度为10万-20万mpa·s之间，比表面积≥200 m²/kg。

所述木质素磺酸钠或木质素磺酸钙中木质素含量为50%-65%，比表面积≥250 m²/kg。

所述生石灰、氯化钠、脱硫石膏以及硼砂中的有效成份分别在90%以上，比表面积均≥300 m²/kg。

所述超细硅灰比表面积为22 -28m²/g，聚丙烯纤维长度为6-12mm。