[发明专利]一种早强型矿山填充用胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明属于采矿工程和建筑材料技术领域，具体涉及一种早强型矿山填充用胶凝材料及其制备方法，其以钢渣、石膏、矿渣、硫铝酸盐水泥熟料、硼砂和减水剂进行混合；钢渣、矿渣、硫铝酸盐水泥熟料、石膏、硼砂配料按比例混合粉磨后加入减水剂混合，形成胶凝材料。本发明的有益效果是：填充材的强度发展快，3天的强度就能够达到3.5MPa以上，减少了填充作业等待时间，且后期强度还能不断增长；钢渣和硫铝酸盐水泥具有微膨胀性，保证了填充质量；胶结材料中使用40%以上的钢渣，大量利用固废，生产工艺简单，生产成本低廉；采用该胶凝材料可实现全尾砂填充，环保效果显著。

技术领域

本发明涉及于采矿工程和建筑材料技术领域，特别是涉及一种早强型矿山填充用胶凝材料及其制备方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程中产生的废渣，其产生率为粗钢掺量的8%~15%，我国钢渣产生量随着钢铁工业的飞速发展而急剧增加，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。钢渣的化学成分虽然与水泥熟料相近，然而其水化活性较低，且由于含有游离氧化钙、MgO等成分，存在体积安定性的问题，因此直接用于水泥、混凝土掺合料等建材的生产中仍然存在很多问题。目前我国钢渣的利用率仅为20%左右，大量钢渣的堆存已造成严重的环境问题，因此钢渣的资源化利用任务仍然十分紧迫。

与此同时，采矿工业在获取资源的同时，形成了大量的采空区，采空区如果不进行回填，一旦失稳或者塌陷，轻则造成土地和制备破坏，重则危及到人民生命和财产安全。选矿工业将矿石破碎、粉磨后浮选，也产生了大量的选矿尾砂。目前通常使用硅酸盐水泥作为胶凝材料，胶结尾砂进行采空区的填充作业，存在填充体强度发展慢，作业周期长的问题，影响了采矿效率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种早强型矿山填充用胶凝材料及其制备方法，以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种早强型矿山填充用胶凝材料，包括以下重量百分比的原料：钢渣40%~60%，石膏2%~8%，矿渣15~45%，硫铝酸盐水泥熟料10%~30%，硼砂0.1%~1%，减水剂0~1%：钢渣40%~60%，石膏2%~8%，矿渣15~45%，硫铝酸盐水泥熟料10%~30%，硼砂0.1%~1%，减水剂0~1%。

作为优选，所述钢渣为钢铁厂炼钢所产生的工业废渣，其主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁。

作为优选，所述石膏为天然二水石膏或者工业副产品二水石膏的任一种或者两种以上的混合物。

作为优选，所述矿渣为钢铁厂炼铁所产生的水淬粒化高炉矿渣，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁，高温熔融后经过水淬而形成的颗粒状玻璃体。

作为优选，所述硫铝酸盐水泥熟料，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、三氧化硫，经窑炉高温煅烧而得到，主要矿物组成为无水硫铝酸钙和硅酸二钙。

作为优选，所述硼砂为十水四硼酸钠为主要化学成分的工业原料。

作为优选，所述的减水剂为聚羧酸系或者三聚氰胺系减水剂。

一种早强型矿山填充用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

1）烘干：将钢渣、矿渣烘干备用；

2）粉磨：将钢渣、矿渣、硫铝酸盐水泥熟料、石膏、硼砂配料后混合粉磨至比表面积大于300m²/kg;或者将各种原料分别粉磨至比表面积大于300m²/kg后，再按照比例配料后混合均匀。

3）混料：按照原料中各组分的重量百分比例配合混匀，其中减水剂的掺合分为内掺或者外掺与其他料混合后加水调至料浆所需质量浓度，经搅拌机搅拌制成矿山填充胶结料浆。