[发明专利]复合胶结充填材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及固体废弃物应用领域，具体而言，提供了一种复合胶结充填材料及其制备方法和应用。该复合胶结充填材料主要由以下原料制备而成：硫酸钙渣、选矿尾矿和胶凝材料。该材料选用硫酸钙渣和选矿尾矿共同作为复合胶结充填材料的原料，能够将硫酸钙渣和选矿尾矿进行有效利用，具有凝结时间可控、充填料浆流动度好、泌水率低和强度均衡的优点，避免产生环境污染，经济效益和社会效益高。

技术领域

本发明涉及固体废弃物应用领域，具体而言，涉及一种复合胶结充填材料及其制备方法和应用。

背景技术

含酸废水是冶炼过程中的主要污染物之一，一般呈酸性并含有微量的重金属元素，工业生产中，通常会向含酸废水中加入去除重金属离子的药剂，在投加药剂后，废水中会残留大量由中和作用产生的废渣。目前，国内主要采用碳酸钙和氧化钙作为中和剂，其价廉且易取材、易脱水，但会产生大量的硫酸钙渣，压滤之后硫酸钙渣的含水率通常为28.0-50.0％，其中固含量的主要成分是CaSO₄·2H₂O，即二水石膏，另含微量的砷、汞、铅、锌、镉等重金属元素以及由于氧化钙掺加过量而生成的Ca(OH)₂和其他可溶性盐等。

国内外学者对该类废渣的综合处理已做出了大量研究，并就此类工业固废带来的污染问题提出了一系列的治理措施与方法，但综合考虑硫酸钙渣的各种利用途径，其综合利用量远小于产出量。因此，硫酸钙渣一直未进行有效的综合利用，硫酸钙渣堆存量会越来越多，占据大量土地，造成严重的环境污染，硫酸钙渣的堆存还有可能使废渣中的重金属发生迁移，导致污染。

在我国，95％的能源和85％的原材料来自矿产资源，矿产资源在开发利用的同时，会产生大量的尾矿。目前，我国尾矿累计堆存量大约120多亿吨，在现有技术条件下，这些尾矿大部分堆放在尾矿库中。利用尾矿化学成分与建筑材料相近的特点，将尾矿代替部分粘土制备烧结砖、免烧砖，用做水泥生料的原材料，尾矿中的粗砂、废石用作混凝土的集料，虽然可以大规模的消纳尾矿，但仍有一多半的尾矿无法处理，只能排放至尾矿库。随着社会环保意识增强，在环境保护压力高压态势下，尾矿库的审批和建设变得几乎不再可能，因此，如何有效利用尾矿也是行业内的研究重点。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合胶结充填材料，该材料选用硫酸钙渣和选矿尾矿共同作为复合胶结充填材料的原料，能够将硫酸钙渣和选矿尾矿进行有效利用，具有凝结时间可控、充填料浆流动度好、泌水率低和强度均衡的优点，避免产生环境污染，经济效益和社会效益高。

本发明的第二目的在于提供一种上述复合胶结充填材料的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种上述复合胶结充填材料在充填采空区、空区顶板、采矿巷道或充填区围挡中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合胶结充填材料，主要由以下原料制备而成：硫酸钙渣、选矿尾矿和胶凝材料。

作为进一步优选的技术方案，硫酸钙渣的体积平均粒径小于选矿尾矿的体积平均粒径；

优选地，硫酸钙渣的体积平均粒径为5-7μm，优选为5.2-6.8μm；

优选地，选矿尾矿的体积平均粒径为150-160μm，优选为150-155μm。

作为进一步优选的技术方案，硫酸钙渣的质量百分含量为24％-45％，选矿尾矿的质量百分含量为45％-62％，余量为胶凝材料；

优选地，硫酸钙渣的质量百分含量为25％-40％，选矿尾矿的质量百分含量为48％-60％，余量为胶凝材料；

优选地，硫酸钙渣的质量百分含量为30％-40％，选矿尾矿的质量百分含量为50％-55％，余量为胶凝材料。