[发明专利]一种用于采空区填充的钛石膏基材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于采空区填充的钛石膏基材料及其制备方法，本发明中的用于采空区填充的钛石膏基材料以经过煅烧陈化后的钛石膏为主要原料，添加少量硅酸盐水泥、脱硫石膏、粉煤灰等成分，经过混合、成型、脱模即可完成。本发明中钛石膏基材料充分利用固废材料，降低填充料的使用成本，并且该材料流动性、和易性好，便于施工，终凝时间相对于水泥基材料缩短，减少了填充时间。

技术领域

本发明涉及一种用于采空区填充的钛石膏基材料及其制备方法，属于化工材料领域。

背景技术

金矿、煤矿等一些矿产开采后，在地下留下了较大的空洞区，采空区在长时间闲置之后会引发顶板岩层塌落的危险，引起地表的塌陷，严重影响到地表农田、建筑物，更甚者会影响到居民的正常生活。目前对采空区的填充主要采用水泥基材料，在填充之后能有效缓解空洞区塌落的危险，但是使用水泥为主要材料用于采空区，水泥初终凝时间相对较长，不利于整个填充工程的快速化完成；同时水泥在凝固之后具有一定的收缩性，这不利于完整的填充采空区的空隙，外加使用水泥材料填充会导致整个填充成本的升高，浪费更多的资源。因此，探索一种应用于采空区的新型填充材料十分有必要。

钛石膏是生产钛白粉时用石灰石处理酸性废水所产生的一种以二水石膏为主的废渣，钛石膏露天堆不仅会占用大量的土地资源，而且其含有的酸性成分在长期堆放中会对周围环境及地下水造成严重的污染。每生产一吨钛白粉就会附带产生5-6吨钛石膏。钛石膏是一种含水量大、粘度高、杂质成分高，大规模资源化利用率低的一种工业废物。钛石膏终凝较短及凝固之后的微膨胀性，能够有效加快填充过程及完整的填充采空区，同时又能解决钛石膏利用难的问题，降低采空区填充的成本。中国专利CN101486533A矿业充填用早强胶固粉其仅仅是提供以矿渣、石灰、脱硫石膏和钛石膏简单配方的胶固粉，并不是直接作为填充基材料，也与本发明的配方差别较大。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种用于采空区填充的钛石膏基材料及其制备方法，本发明中的用于采空区填充的钛石膏基材料以经过煅烧陈化后的钛石膏为主要原料，添加少量硅酸盐水泥、脱硫石膏、粉煤灰等成分，经过混合、成型、脱模即可完成。

一种用于采空区填充的钛石膏基材料，包括如下组分(按质量份数计)：

经过煅烧陈化的钛石膏65-85份、脱硫石膏5-10份、水泥1-12份、粉煤灰1-6份、硅灰1-6份、矿渣1-6份、柠檬酸钠0.05-0.3份、羧甲基纤维素钠0.1-0.3份、萘系减水剂0.3份、激发剂0.05-0.2份。

进一步的，上述萘系减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物。

进一步的，上述水泥选用425硅酸盐水泥。

进一步的，上述激发剂为K₂SO₄。

进一步的，上述经过煅烧陈化的钛石膏的制备方法包括如下步骤：

S1将钛石膏在40-42℃下烘干获得烘干后的钛石膏；

S2步骤S1中获得烘干后的钛石膏放入170-175℃中高温煅烧1.8-2h，获得煅烧后的钛石膏；

S3步骤S2中获得的煅烧后的钛石膏陈化7-10天获得经过煅烧陈化的钛石膏。

进一步的，上述钛石膏基材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按照标准稠度90-120％的标准获取相应的用水量，将3份萘系减水剂、0.05-0.3份柠檬酸钠、0.1-0.3份羧甲基纤维素钠及0.05-0.2份激发剂加入水中搅拌，充分溶解获得材料1；

2)称取65-85份钛石膏、5-10份脱硫石膏、1-12份425硅酸盐水泥、1-6份粉煤灰、1-6份硅灰、1-6份矿渣这六种材料充分混合，获得材料2；