[发明专利]一种早强型无收缩全尾砂胶结充填材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种早强型无收缩全尾砂胶结充填材料及其制备方法，属于矿山充填技术领域。该充填材料包括胶结固化粉体、全尾砂、水。其中胶结固化粉体以重量计包括水泥0～10份、辅助胶凝材料80～95份、添加剂1～10份；辅助胶凝材料具有玻璃体结构；添加剂包括强度激发剂与微膨胀添加剂；配制成胶结充填材料胶结固化材料粉体与全尾砂的比例宜为1:6‑1:48，混合搅拌后充填料浆质量浓度55～75％。该充填材料具有较高的早期强度和后期强度，材料硬化前后体积无收缩，价格较低，完全满足施工要求，全尾砂材料可以有效提高尾矿类固体废弃物的大量利用，减少其对环境污染，是一种保证开采安全、低成本，提高废物的利用率，环境友好型矿山充填材料。

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，特别是指一种早强型无收缩全尾砂胶结充填材料及其制备方法。

背景技术

全尾砂充填技术为特大规模地下矿山实现充填开采提供了技术支撑，使充填采矿法进入了大规模高效采矿的行列；并且大量利用了矿山固体废物，为绿色开采奠定了基础，使一些铅锌矿山和铁矿山不再建设尾矿库乃至废石场，实现了矿山废物零排放，满足中国矿业可持续发展要求。

目前，胶体充填的主要方式是使以全尾砂为主要材料进行充填。而全尾砂因细颗粒组成和成分等特点，时常导致了全尾砂充填体的强度不够的问题，严重时会造成重大的安全事故；另外，传统的解决方案，是将全尾砂中加入足够多的水泥或采用分级尾砂等方式，以提高早期强度。但是这种方法带来了成本过高以及细颗粒尾砂排放等问题。因此，对于早强型无收缩全尾砂充填材料的配置及制备方法，具有极大的安全意义与经济意义。

目前早强型全尾砂充填材料存在的问题：第一，充填料浆的浓度太低，导致充填料浆泌水，充填体不接顶、强度低。同时，使用了过多的充填材料，造成了充填成本过高；第二，浆料的浓度、灰砂比虽然很高，但是试块的强度依然不理想。

由于早强型无收缩胶固粉对全尾砂胶结充填材料的早期强度有很大的提升作用，且无收缩，成本低。本发明提供了一种早强，无收缩，绿色，环保的全尾砂胶结充填材料及其制备方法。

发明内容

本发明针对矿山充填体存在的早期强度低，材料成本高，尾矿利用率低的问题，提供一种早强型无收缩全尾砂胶结充填材料及其制备方法，该方法可提高充填体早期强度、提高尾矿等固废材料的利用率，降低充填材料的成本，材料硬化前后体积无收缩，以便接顶。

该充填材料包括胶结固化粉体、全尾砂和水，其中，胶结固化粉体与全尾砂的质量比为1:6-1:48，加水保证充填料浆质量浓度为55～75％。

其中，胶结固化粉体由水泥、辅助胶凝材料和添加剂组成；其中，以重量计：水泥0～10份、辅助胶凝材料80～95份、添加剂1～10份。

辅助胶凝材料包括炉渣粉、矿渣粉、粉煤灰、金属尾矿细粉中一种或多种。辅助胶凝材料具有玻璃体结构，其活性可以被添加剂激发，从而生成更多水化产物提高强度。

添加剂包括强度激发剂与微膨胀添加剂两种，其中，强度激发剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、氢氧化钙、铝酸钠、芒硝、水玻璃等中的一种或多种，能够激发材料中活性三氧化二铝、活性二氧化硅，通过破坏材料的玻璃体结构激发材料的活性，微膨胀添加剂为具有微膨胀类物质或经过反应生成微膨胀产物的无机盐，包括脱硫石膏、明矾石、硫酸铝等中的一种或多种，可以促进胶凝材料的水化。

全尾砂为金属矿尾矿，全尾砂中尾砂粒径＞0.075μm与尾砂粒径≤0.075μm质量之比为2：3。

制备该充填材料时，先将胶结固化粉体与全尾砂充分混合均匀后，然后加水搅拌均匀，搅拌时间不低于60s，搅拌后充填料浆质量浓度为55～75％。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：