[发明专利]一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆

说明书

本发明公开了一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆，属于采矿工程和建筑材料技术领域。本发明的一种矿山充填用胶结剂料浆，该胶结剂料浆由硅铝质、钙质原料的预拌粉体和钛石膏料浆混合而成，具体的，所述胶结剂料浆干基按照重量百分比包括以下组分：粉煤灰0～15％、矿渣微粉15～70％、钢渣微粉0～15％、水泥5～20％和工业副产钛石膏25～50％；本发明的矿山充填材料，由以全尾矿砂和水组成的尾矿浆及本发明上述胶结剂料浆搅拌混合而成。采用本发明的技术方案可以有效提高矿山充填体的强度，实现对工业废渣，尤其是对钛石膏的有效资源化利用，且该矿山充填胶结材料的制备工艺简单，可实现全尾矿砂的充填。

技术领域

本发明属于采矿工程和建筑材料技术领域，具体涉及一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆。

背景技术

充填采矿法具有损失率小、贫化率低、安全性高等优点，也是能有效控制矿山地压活动的采矿方法。随着充填采矿技术，特别是胶结充填采矿技术的日益发展，使矿山许多复杂的技术问题得到了很好的解决，在深部开采、保护地表、“采富保贫”、“三下开采”、降低贫化率和损失率、防止内因火灾、减缓岩爆发生、有效控制地压活动等方面发挥了巨大的作用。

采矿充填法使用的充填材料主要由骨料和胶结剂组成，一般是以分级尾砂、尾砂加河砂或全尾砂为充填骨料，胶结剂与充填骨料及水混合后，发生物理与化学反应形成胶体，将充填骨料凝固成具有一定强度的充填胶结体。目前绝大部分矿山已经使用充填采矿法进行矿山开采，水泥是目前使用最为广泛的胶结剂，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等，或者是在水泥的基础上适当添加粉煤灰、赤泥、石灰或者化学外加剂，这无疑增加了采矿充填成本。

目前我国适用于矿山充填的专用水泥还不多见，近期有几项关于矿山充填材料的发明专利。如，专利申请号为CN201010129082.1的申请案公开了一种尾砂胶结材料，其组分及各组分的质量百分比分别为：硫铝酸盐水泥20％～60％、矿渣15％～55％、无水石膏5％～15％、生石灰5％～10％。按照上述配比混合制成的胶结材料，加入一定量的尾砂和水搅拌均匀使用。专利申请号为CN201210008744.9的申请案公开了一种充填采矿法的充填料浆及其制备方法，该申请案的充填料浆由下列材料组成：尾矿、超微粉、水泥和采矿废渣；所述尾矿是浓度约为20％的选矿尾矿，将其浓缩为浓度65％以上的高浓度尾矿；所述超微粉是热法制黄磷或其他对磷矿石煅烧后作为废渣外排的磷渣经细磨为与水泥细度相当的粉体，水泥与超细微粉共同作为胶结剂；所述采石废渣破碎成小于2cm的颗粒。各材料按重量份计的配方为水泥：超微粉＝(0.8～0.3)：(0.2～0.7)，砂灰比为4～12，采矿废渣与尾矿之比不确定，充填料浆浓度等于或大于70％。

又如，专利申请号为201210006550.5的申请案公开了一种铁尾矿胶结充填方法，分为底层和面层，底层和面层掺入不同比例的固化剂，共同组成充填体，其使用的固化剂是将矿渣、硅酸盐水泥熟料、化工废石膏、粉煤灰和生石灰先分别进行干燥、筛分、破碎成尺寸小于10mm的颗粒，然后混合均匀，自然陈化6小时以上再磨，粉体细度控制为过0.08mm筛余量小于10％；将外加剂先破碎成粒度小于1mm的粉末，再与上述粉体材料混匀为固化剂，其中各组分的质量百分比为：矿渣40％～62％、化工废石膏为3％～5％、硅酸盐水泥熟料20％～30％、粉煤灰10％～15％、生石灰3.5％～9.6％、外加剂0.4％～1.5％。

上述申请案中的充填材料，虽然有些早强较高，有些有特殊针对性，但是其胶结剂中都掺入了水泥或水泥熟料，且掺量较高，或者也掺入了其他外加剂，生产成本较高，部分专利中尾矿砂使用的是分级尾矿，充填材料制备方法也较为复杂。此外，采用上述现有胶结材料也难以对极细颗粒进行胶结。