[发明专利]一种造纸污泥灰基高流态采空区充填材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种造纸污泥灰基高流态采空区充填材料及其制备方法，解决了造纸污泥大规模无害化处理及固体废弃物资源化利用的技术问题。所述充填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20‑30份、造纸污泥灰40‑50份、羟乙基纤维素或甲基纤维素0.15‑0.3份、亚甲基双萘磺酸钠0.05‑0.1份、九水硅酸钠2‑3份、脱硫石膏3‑5份、碳酸钠1‑2份、四硼酸钠0.2‑0.6份、酒石酸0.05‑0.1份以及水120‑140份。本申请的充填材料流动性及保水性能好、早期强度高、成本低廉、凝结时间可控制，并实现了造纸污泥灰的大规模资源化利用。

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，特别是指一种造纸污泥灰基高流态采空区充填材料及其制备方法。

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。

我国煤矿“三下”（建筑物下、水体下、铁路下）压煤量巨大，为了最大限度回收煤炭资源，实现煤矿企业可持续发展，必须解决“三下”压煤开采的技术问题。采空区充填可以有效控制上覆岩层运移，保护地面构筑物，为“三下”开采提供了一条有效的技术途径。充填开采的核心问题在于充填材料，煤矿采空区充填常采用水泥作胶凝材料，矿渣、粉煤灰等作掺合料以降低成本，随着技术发展，粉煤灰利用率提高，其成本不断增加，可代替水泥做胶凝掺合料的优质粉煤灰的价格通常在100元/吨以上，因此，寻求一种更加廉价且容易获取的活性材料，替代充填胶凝材料中的粉煤灰，进一步降低成本成为充填材料研究的热点与难点。

造纸污泥经过高温煅烧之后，含有较多Al₂O₃，CaO等，水淬之后，污泥灰中玻璃相物质大量增加，具有潜在的火山灰活性，在碱性激发剂作用下，具有一定水硬性，可以作为煤矿充填材料的掺合料，减少水泥用量，降低充填成本。

发明内容

本发明提出一种造纸污泥灰基高流态采空区充填材料及其制备方法，解决了现有造纸污泥大规模无害化处理及固体废弃物资源化利用的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种造纸污泥灰基高流态采空区充填材料，所述充填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20-30份、造纸污泥灰40-50份、羟乙基纤维素或甲基纤维素0.15-0.3份，亚甲基双萘磺酸钠0.05-0.1份、九水硅酸钠2-3份、脱硫石膏3-5份、碳酸钠1-2份、四硼酸钠0.2-0.6份、酒石酸0.05-0.1份以及水120-140份。

所述羟乙基纤维素或甲基纤维素的粘度为4×10⁴-20×10⁴mpa·s、比表面积≥200m²/kg。

所述亚甲基双萘磺酸钠比表面积≥250 m²/kg。

所述九水硅酸钠、碳酸钠、四硼酸钠以及酒石酸中的有效成分在95%以上、比表面积≥300 m²/kg。

所述脱硫石膏中的二水石膏含量在90%以上、比表面积≥300 m²/kg。

所述的造纸污泥灰基高流态采空区充填材料的制备方法，步骤为：