[发明专利]细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥及其制备方法

说明书

本发明提供了一种细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥，由如下质量百分含量的原料组成：矿渣45～55％，尾矿18～22％，硅酸盐水泥熟料21～30％，石膏5.0～6.0％，激发剂0.4～0.5％，由于原材料的品种较多，且原始的颗粒大小和易磨性有差异，为保证获得的生态水泥成品质量，本发明采用分别粉磨的加工工艺。采用本发明的方法制备的生态水泥与现有的普通硅酸盐水泥相比，用于细粒级尾矿充填时，具有成本低、强度高的特性。

技术领域

本发明属于无机胶凝材料技术领域，具体涉及一种细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥及其制备方法。

背景技术

矿山充填是在矿产资源的地下开采过程中，随着矿石的采出，井下采空区用具有一定物理力学性能的材料进行及时填充，从而一方面对采空区围岩提供支撑，另一方面为相邻矿体的开采提供条件的一类采矿方法。充填法与崩落法或空场法相比，具有明显的甚至是本质的区别。采用矿山充填的意义主要体现在以下几个方面：①可为矿床开采的整体安全提供支撑；②可有效地保护矿区及周边生态环境；③地下矿产资源可得到充分回收利用；④可提高矿床开采全过程的技术经济指标。

目前，国内外矿山胶结充填中大都用普通硅酸盐水泥作为唯一或主要胶结剂，以尾矿(全尾砂或分级尾砂)或其它砂石(河砂、棒磨砂、碎石等)作骨料和水拌合成可管道输送的混合料(料浆浓度65％-85％)。理论和实践证明：影响这种混合料(胶结充填体)强度的因素主要是水泥用量、充填浓度和充填体脱水效果。因此，减少水泥用量、提高胶结剂活性、提高充填浓度、改善充填体脱水效果是降低胶结充填成本的重要途径。如何降低充填成本是使用胶结充填采矿法的矿山亟待解决的问题之一。据统计，我国目前采用胶结充填法开采的地下矿山，其充填成本占采矿总成本的50％左右，其中普通水泥几乎占充填成本的一半。同时不少矿山为了追求选矿回收率，磨矿细度越来越细，造成尾矿的细度也越来越细，有些尾矿甚至达到泥状，吸水量大、流动性差，普通硅酸盐水泥用于矿山尾矿胶结充填特别是细粒级尾矿胶结充填普遍存在以下缺点：充填强度低，成本高；充填浆体的流动性差；充填浆体存在离析分层现象；水化热高。因此选择一种高性能的充填胶凝材料是改善充填质量和降低充填成本的关键。

细粒级尾砂一般粒度分布较窄，粒度分布集中；尾砂粒度都较细，200目(74μm)筛余≥55％以上，最细的200目(74μm)可以达到80％以上。而一般的胶凝材料包括普通水泥其成品细度大约在150-170目左右，在与细粒级尾矿料浆拌和时必然存在和易性差、离析分层和泌水等问题，同时从普通硅酸盐水泥的水化机理分析，水泥水化主要生成柱状的钙矾石和C-S-H凝胶，硬化后的充填体质地较疏松，造成充填体强度不高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥及其制备方法，该生态水泥与现有的普通硅酸盐水泥相比，具有成本低、强度高的特性；同时本发明的生态水泥与细粒级尾砂制备的充填体强度更高，在较低的灰砂比条件下依旧能够满足矿山充填的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥，由如下质量百分含量的原料组成：矿渣45～55％，尾矿18～22％，硅酸盐水泥熟料21～30％，石膏5.0～6.0％，激发剂0.4～0.5％。

进一步，所述生态水泥按质量百分含量的组分为：矿渣54％，尾矿18％，硅酸盐水泥熟料22％，石膏5.5％，激发剂0.5％。

进一步，所述激发剂各组分按质量百分含量计算，由三乙醇胺35-40％、丙三醇40-45％、高效减水剂20-25％混合而成。

进一步，所述高效减水剂为聚羧酸减水剂。

上述细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥采用分别粉磨的加工工艺，包括如下步骤：

(1)按照上述的组分采用超细立磨将矿渣和尾矿一起粉磨，粉磨细度控制在0.08mm筛余≤1.0％，比表面积≥400m²/kg，同时在粉磨过程中严格进行除铁；