[发明专利]一种凝胶材料及矿山充填系统

说明书

本发明涉及一种凝胶材料及矿山充填系统，所述凝胶材料由工业固废、熟料和助磨剂干磨后获得；所述工业固废包括尾矿、炉渣、粉煤灰和脱硫石膏，所述尾矿、炉渣和粉煤灰和脱硫石膏占所述凝胶材料的重量份数分别对应为25～50份、10～20份、10～20份和5份；所述的炉渣为火力发电厂煤渣或者钢厂产生的钢渣；所述熟料占所述凝胶材料的重量份数为20～40份；所述助磨剂占所述凝胶材料的重量份数为0.5～1份。通过采用尾矿等工业固废原材料进行制备，其能够在矿山就地取材制备，相对以前采用水泥作为凝胶材料的方式，从材料费用和制备工艺上大量地节省了矿山充填的成本。该凝胶材料，再用于矿山填充，尾矿利用率高、社会和环境效益显著。

技术领域

本发明涉及尾矿资源综合利用领域，具体涉及一种凝胶材料制备及矿山充填系统。

背景技术

采矿工业在提供原材料的同时也对自然环境造成了不同程度的破坏，近年来，矿产需求不断增加，因采矿引起的废料排放问题以及环境破坏问题已经成为全球性严峻问题。矿产的开采、加工、消费过程均会破坏生态环境。矿山开采产生的废石被风蚀、水蚀后可发生风化，形成的污染物可进入地表水造成水污染，废石堆放会破坏废石区域植被，此外，废石在风的作用下可发生扬尘，对影响生态环境。矿山开采带来的尾砂被排放到江河、湖泊或海洋中，可造成江河湖水污染，影响生态平衡。矿山开采可引发地表塌陷或山体崩落，山体崩落或地表塌陷可导致崩落的岩体和石砂会毁压井巷，破坏地面构筑物，严重时还会造成人员伤亡，阻碍正常交通。疏干排水为矿山主要防治水手段，矿坑的产生可改变天然地下水流场，当地下水单元的补给量矿坑排水量时，矿区地下水正常的流场关系就会被破坏，继而下降地下水位，严重时可导致水资源枯竭。

充填采矿法旨在利用充填体进行地压管理，抑制地表沉陷和围岩崩落，保护采矿现场生态环境平衡。从材料角度看，充填采矿法可分为3种，分别为胶结充填法、水砂充填法、干式充填法。

现有的胶结充填法的凝胶材料多用水泥作为凝胶材料进行充填，因胶凝材料材料用料较大，导致矿山充填成本较高。

发明内容

基于上述问题，本发明提供旨在提供一种凝胶材料制备及充填系统，该凝胶材料采用尾矿为主原料，用于降低充填成本。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种凝胶材料，所述凝胶材料由工业固废、熟料和助磨剂干磨后获得；所述工业固废包括尾矿、炉渣、粉煤灰和脱硫石膏，所述尾矿、炉渣和粉煤灰占所述凝胶材料的重量份数分别对应为25~50份、10~20份、10~20份和5份；所述的炉渣为火力发电厂煤渣或者钢厂产生的钢渣；

所述熟料占所述凝胶材料的重量份数为20~40份；

所述助磨剂占所述凝胶材料的重量份数为0.5~1份。

较佳地，所述尾矿中的二氧化硅的重量占所述尾矿的重量的50%以上

较佳地，所述尾矿通过尾矿原料进行烘干获得。

较佳地，所述尾矿通过尾矿原料与占凝胶材料的重量份数为1的褐煤进行烘干获得。

较佳地，所述凝胶材料用于形成膏体，所述助磨剂包括助磨载体、膏体早期凝结强度增强材料和比表面积提高材料；

所述膏体早期凝结强度增强材料包括三乙醇胺、芒硝、元明粉、明矾石和硫酸钙，所述比表面积提高材料包括三聚磷酸钠，所述助磨载体包括粉煤灰；

所述粉煤灰占所述助磨剂的重量份数为10~60份，所述三乙醇胺、芒硝、元明粉、明矾石和硫酸钙分别占所述助磨剂的重量份数为5~10份、5~15份、5~15份、10~20份和5~10份，所述三聚磷酸钠占所述助磨剂的重量份数为10-20份。

进一步的，干磨后的凝胶材料比表面积为450m²/kg以上。

第二方面，本发明提供一种凝胶材料制备系统，用于制备上述任一所述的凝胶材料，所述制备系统包括：