[发明专利]一种尾矿固化充填方法、充填材料、胶结剂及其制备方法和制备系统

说明书

本发明公开了一种尾矿固化充填方法、充填材料、胶结剂及其制备方法和制备系统，属于采矿工程、建筑材料及固废资源化利用技术领域。本发明的尾矿固化胶结剂，该胶结剂以硅铝质渣浆、碱性渣‑工业副产石膏渣复合料浆以及碱性激发剂粉体为主要原料混合而成，各组分以干基计的重量百分比如下：硅铝质渣50～70％、碱性渣10～20％、工业副产石膏渣10～30％、粉状碱性激发剂5～10％。采用本发明的胶结剂用于矿山充填固化，可以有效克服使用干渣粉为原料时的颗粒团聚难分散现象，并提高所得充填体的致密性，同时相对于现有胶结剂材料，还能用于极细颗粒胶结，提高胶结体的强度。

技术领域

本发明属于采矿工程、建筑材料及固废资源化利用技术领域，具体涉及尾矿固化充填方法、充填材料、胶结剂及其制备系统和制备方法。

背景技术

充填采矿法具有损失率小、贫化率低、安全性高等优点，也是能有效控制矿山地压活动的采矿方法。随着充填采矿技术，特别是胶结充填采矿技术的日益发展，使矿山许多复杂的技术问题得到了很好的解决，在深部开采、保护地表、“采富保贫”、“三下开采”、降低贫化率和损失率、防止内因火灾、减缓岩爆发生、有效控制地压活动等方面发挥了巨大的作用。

充填采矿法使用的充填材料主要由骨料和胶结剂组成，一般是以分级尾矿砂、尾矿砂加河砂或全尾矿砂为充填骨料，胶结剂与水混合后，发生物理与化学反应，大量形成胶体产物，将充填骨料尾矿砂凝固成具有一定强度的充填胶结体。目前国内绝大部分矿山已经使用充填采矿法进行矿山开采，通用水泥是目前使用最为广泛的胶结剂，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等，或者是在通用水泥的基础上适当添加粉煤灰、赤泥、石灰或者化学外加剂，这无疑增加了采矿充填成本。

目前我国适用于矿山充填的专用水泥不多，近期有几项关于矿山充填材料的发明专利公开。如，专利申请号为CN201010129082.1的申请案公开了一种尾矿砂胶结材料，其组成及各组分的质量百分比分别为：硫铝酸盐水泥20％～60％、矿渣15％～55％、无水石膏5％～15％、生石灰5％～10％，按照上述配比混合制成的胶结材料，加入一定量的尾矿砂和水搅拌均匀使用。专利申请号为CN201210008744.9的申请案公开了一种充填采矿法的充填料浆及其制备方法，该申请案的充填料浆由下列材料组成：尾矿、超微粉、水泥和采矿废渣；所述尾矿是浓度约为20％的选矿尾矿，将其浓缩为浓度65％以上的高浓度尾矿；所述超微粉是热法制黄磷的磷渣，或其他对磷矿石煅烧后作为废渣外排的磷渣，细磨为与水泥细度相当的超细微粉，并由水泥与超细微粉组合为胶结剂；所述采石废渣破碎成小于2cm的颗粒；各材料按重量份计的配方为水泥：超微粉＝(0.8～0.3)：(0.2～0.7)，砂灰比为4～12，采矿废渣与尾矿之比不确定，充填料浆浓度等于或大于70％。

又如，专利申请号为201210006550.5的申请案公开了一种铁尾矿胶结充填方法，分为底层和面层，底层和面层掺入不同比例的固化剂，共同组成充填体，其使用的固化剂是将矿渣、硅酸盐水泥熟料、化工废石膏、粉煤灰和生石灰先分别进行干燥、筛分、破碎成尺寸小于10mm的颗粒，然后混合均匀，自然陈化6小时以上再磨，粉体细度控制为过0.08mm筛余量小于10％；将外加剂先破碎成粒度小于1mm的粉末，再与上述粉体材料混匀为尾矿固化剂，其中各组分的质量百分比为：矿渣40％～62％、化工废石膏为3％～5％、硅酸盐水泥熟料20％～30％、粉煤灰10％～15％、生石灰3.5％～9.6％、外加剂0.4％～1.5％。

上述申请案中的充填材料，虽然有些早强较高，有些有特殊针对性，但是其胶结剂中都掺入了大量的通用水泥或水泥熟料，另外还需要掺入其他外加剂，导致生产成本较高，部分专利申请案中的充填用尾矿砂为分级尾矿，导致充填材料的制备方法也较为复杂。此外，采用上述现有胶结材料难以对极细尾矿颗粒进行高效胶结。