[发明专利]一种矿山充填胶结材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种矿山充填胶结材料及其制备方法，属于矿产资源开发领域。本发明将磷石膏、钢渣分别进行干燥、研磨和筛分至一定粒度；按比例称取磷石膏和钢渣并进行干混；再将定量的碱激发剂和水与干混物料搅拌均匀制成浆料，灌注到模具中，在水泥振实台上振实，置于水泥养护箱中养护至规定龄期，得到矿山胶结充填材料，测试其抗压强度。本发明方法工艺简单易行，制得的胶结充填材料性能优越。

技术领域

本发明涉及一种矿山充填胶结材料及其制备方法，属于矿产资源开发领域。

背景技术

随着社会的不断发展，矿产资源对于社会经济的重要性也愈发凸显。据中国地质调查局在2001《危机矿山资源潜力调查与评价》中的预测，至2020年我国只有不足20％的矿井能维持正常生产。随着矿山资源的大规模、无限制的开采，使得地下存在有大量的矿山采空区，不仅对环境造成了破坏，对地下水脉造成了不可逆的影响，同时也对周边安全造成了一定的危害。

我国在胶结充填新型材料的研究与国外存在一定差距，且多只停留在实验室研究阶段，真正应用于实际矿山的例子并不多，且充填体指标过于保守，充填料中仍掺加一定量的水泥，充填成本是国外材料的数倍以上。

矿山充填胶结材料根据材料的不同大致分为：水泥、高水速凝材料、赤泥胶结材料、碱激发剂材料、低熟料矿渣水泥材料等。目前水泥是矿山充填方面最常用也是最普遍的胶结材料，但根据矿山的地质条件、所需填埋料强度的变化以及周边无机材料运输等实际情况的不同，符合当地矿山实际情况的专用填充材料还有待进一步的研究。

本发明属于碱激发胶结材料，是指具有火山灰性质或潜在水硬性活性物料为主要原料，加入碱性激发剂对其进行活性激发生成具有水硬性胶结性能的新型胶结材料，其抗压和抗折强度性能、抗酸碱性能、抗碳化性能等均优于硅酸盐水泥。且其不需要高温煅烧、在常温下即可反应，避免了水泥熟料在高温煅烧条件下产生有害废气的不利条件，是21世纪极具发展潜力的一种无机非金属胶结材料。但碱激发剂胶结材料目前还处于实验室研究阶段，尚未在矿山中应用。所以本发明为我国日后碱激发剂胶结材料的开发和利用提供了一种参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山充填胶结材料及其制备方法，胶结充填材料由钢渣、磷石膏、碱激发剂和水混合而成，制备工艺简单易行，制备的矿山充填材料抗压强度高，性质稳定，充分利用磷石膏、钢渣等固体废弃物，体现了“以废治废”的理念，减少了固体废弃物的排放，并使经济投入降到了最低。

一种矿山充填胶结材料，其特征在于，包括有以下组分经混合，成型和养护而成。

所述矿山充填胶结材料各组分的重量百分含量为：钢渣40～60％，磷石膏7～27％，水20％～30％，碱激发剂10％～20％。

所述磷石膏中CaSO₄的重量百分比含量≥80％。

所述钢渣中CaO的重量百分比为38％，SiO₂的重量百分比为13.5％，比表面积为1.171m²/g。

所述碱性激发剂为工业硅酸钠，其模数(SiO2/NaO)约为2.25，其中SiO2含量为29.99％，NaO含量为13.75％。

所述水为实验室用去离子水。

一种矿山充填胶结材料的制备方法，其特征在于，其按照以下步骤进行：

步骤一：将磷石膏干燥、研磨、筛分；

步骤二：将钢渣干燥、研磨、筛分；

步骤三：按重量百分比将步骤一所得磷石膏粉末和步骤二所得钢渣粉末取混合均匀得到干混物料；

步骤四：按重量百分比将水与碱激发剂混合均匀，并加入到步骤三所得干混物料中，搅拌均匀，得到浆料；

步骤五：将步骤四的浆料注塑成型；