[发明专利]一种高性能充填胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高性能充填胶凝材料，所述高性能充填胶凝材料的组分包括矿渣微粉、激发材料，且激发材料所占重量百分比在20‑30％之间；所述激发材料的组分按重量份计分别为：脱硫灰15～20份，过氧化钠3～5份、分散剂1～2份、结晶剂0.1～1份、粘合剂0.1～2份；还提供一种高性能充填胶凝材料的制备方法；本发明充分发挥脱硫灰的激发作用，充分释放矿微粉的活性，显著提高充填胶凝材料的强度；改善充填料浆的流动性，减少充填管道堵塞；后期产生结晶物质填充空隙，对微裂纹进行自修复，提高充填体的密实度和整体性；改善充填料浆的粘合性和充填体的内聚性，提高充填体的抗震性，防止采矿爆破过程中充填体的开裂。

技术领域

本发明涉及化学建筑材料技术领域，特别涉及一种高性能充填胶凝材料。

背景技术

胶结充填采矿法能有效防止采空区塌陷，减少尾矿库堆存，是较为安全、高效、环保的采矿方法；而充填体质量对胶结充填采矿法安全生产的重要保证，被视为“矿山的生命工程”。充填胶凝材料作为充填料浆的重要组成部分，直接影响着充填体质量。目前，常见胶结充填胶凝材料有水泥、碱矿渣胶凝材料、石膏胶凝材料、胶固粉、高水材料等，其中碱激发类胶凝材料适用于胶结细粒尾砂，具有强度高、成本低等优点，已广泛用于矿山充填工程。CN111072296A公开了一种由矿渣粉、水泥熟料、膨润土、钢渣粉、改性石膏、碱性激发剂、促凝剂、减水剂、抗裂材料、悬浮剂制备而成的快凝充填材料，CN 103553482A公开了一种由普通硅酸盐水泥、高炉矿渣微粉、工业废石膏、电石渣、粉煤灰、添加剂、柠檬酸、激发剂制备而成专用于煤矿的充填胶凝材料，CN 103803929 A公开了一种由矿渣微粉、脱硫灰渣、生石灰、芒硝、亚硫酸钠或氢氧化钠制备的充填胶凝材料。

相比于脱硫石膏，脱硫灰颗粒细小、含水率低，具有亚硫酸钙、氢氧化钙等组分，不需要进行烘干处理，且能对矿渣微粉起到双重激发作用，但由于亚硫酸钙难以溶解，对矿微粉的硫酸盐激发作用弱于硫酸钙，因此难以充分激发矿微粉活性。在现有国内矿山充填中，充填料浆一般浓度较高，流动性不足，充填倍线大时容易引起充填堵管；充填至采空区时会发生泌水、失水、沉缩等，容易造成塑性开裂、分层等，导致充填体整体性和密实性不好，严重降低充填体强度。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种高性能充填胶凝材料及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种高性能充填胶凝材料，所述高性能充填胶凝材料的组分包括矿渣微粉、激发材料，且激发材料所占重量百分比在20-30％之间；所述激发材料的组分按重量份计分别为：脱硫灰15～20份，过氧化钠 3～5份、分散剂1～2份、结晶剂0.1～1份、粘合剂0.1～2份；所述分散剂为萘系磺酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种；所述结晶剂为硅酮锆、硅酸锂、氯化铁中的一种；所述粘合剂为乙酸乙酯聚合物乳胶粉、乙烯—乙酸乙烯酯共聚物乳胶粉、醋酸乙烯酯—叔碳酸乙烯酯共聚物乳胶粉、聚乙烯醇胶粉、硅酸钠中的一种或多种。

优选的，所述脱硫灰为钢铁厂烧结烟气脱硫灰、火电厂燃煤烟气脱硫灰中的一种或两种。

优选的，所述脱硫灰325目筛余量≤12％；所述脱硫灰的SO₃含量≥30％；所述脱硫灰的pH≥10。

优选的，所述矿渣微粉比表面积≥400㎡/kg，7天活性系数≥70％，28天活性系数≥95％，含水率≤1％。

一种制作高性能充填胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按比例称取脱硫灰、过氧化钠、分散剂、结晶剂、粘合剂，搅拌均匀混合3～5min制备成激发材料。

步骤二、按比例称取矿渣微粉、激发材料均匀混合后制成。