[发明专利]一种矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料及其制备方法

说明书

一种矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料及其制备方法。其技术方案是：以60～80wt％磷尾矿微粉和20～40wt％稀盐酸为原料，经机械混合、水浴加热搅拌，得料浆I；将70～80wt％料浆I与20～30wt％硅酸钠混合搅拌，得料浆II，再经过滤即制得矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料。本发明具有磷尾矿资源化利用率高、生产成本低和工艺简单的特点，满足一般矿山充填的强度要求，充填浆体流动性好，附加值高。

技术领域

本发明属于矿山充填用胶凝材料技术领域。尤其涉及一种矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料及其制备方法。

背景技术

磷尾矿是低品位磷矿石经选矿后产生的固体废弃物。目前我国磷尾矿的堆存量逐年攀升，占用大量土地的同时，伴随着严重的植被破坏、水源污染和磷尾矿库溃坝等问题。因此，磷尾矿的资源化利用已引起本领域技术人员的关注。

目前，磷尾矿的资源化利用主要有以下几方面：(1)磷尾矿再选；(2)磷尾矿井下充填；(3)用作建筑材料；(4)用作土壤改良剂及微量元素肥料；(5)利用磷尾矿复垦植被等。

上述磷尾矿在资源化利用时因为生产成本高、尾矿资源化利用率低的原因，致使矿山企业采用矿山井下充填的方式，对尾矿进行大幅消耗。矿山井下充填材料包括胶结剂和充填骨料，胶结剂一般为水泥；水泥的充填成本占充填总成本的70％，因而较高的水泥充填成本严重影响企业的经济效益；充填骨料一般为分级尾砂或全尾砂，全尾砂平均粒径为52μm，分级尾砂的粒径一般选用＞75μm的粗粒级尾砂，导致筛选后的磷尾矿微粉大量堆积，难以利用；而全尾砂充填时因微粉占比太多，粒径级配差，需要消耗大量的水泥进行固结，提高了水泥的充填成本，大幅限制了尾矿的减量进程，导致磷尾矿微粉大量堆积。

因此，为解决尾矿微粉堆积问题，降低矿山的充填成本，技术人员进行了深入的研究和技术开发：

如“一种改性钙镁质磷矿尾矿制备高性能胶凝材料的方法”(CN111138098 A)的专利技术，该技术将钙镁质磷尾矿中的不同组分浮选后按照一定比例进行烧结、粉磨后，与硅灰、矿粉和电石渣等配置成胶凝材料，其抗压强度虽然较高，但是浮选工艺复杂，对尾矿不能全部利用，后续进行煅烧、粉磨处理工艺，以及各种外加剂的使用都造成了胶凝材料生产成本的增加。

又如“一种基于磷尾矿的胶凝材料的制备方法”(CN114292041A)的专利技术，该技术将磷尾矿烘干粉磨后进行煅烧，煅烧后与氧化镁、氯化镁和硫酸镁等其他辅料进行混合搅拌，制得胶凝材料，其28d抗压强度相比与425号普通硅酸盐水泥相当，但尾矿用量不高，同时煅烧处理和各种辅料的添加，增加了生产能耗，造成生产成本无明显下降，用于矿山充填无显著优势。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种磷尾矿资源化利用率高、生产成本低和工艺简单的矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料的制备方法，用该方法制备的矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料的强度满足一般矿山充填要求，充填浆体流动性好，附加值高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤一、先将磷尾矿微粉在100～105℃下烘干20～24h后，用球磨机球磨5～10min，得到预处理的磷尾矿微粉；

步骤二、将60～80wt％所述磷尾矿微粉与20～40wt％的稀盐酸溶液，在常温下混合均匀搅拌20～30min后，再水浴加热4～8h，得料浆I；

步骤三、将70～80wt％所述料浆I与20～30wt％的硅酸钠，在室温下混合搅拌10～20min，得料浆II，再经过滤即得矿山充填用水化硅酸钙、水化硅酸镁胶凝材料；

所述磷尾矿微粉的平均粒度≤75μm；所述磷尾矿微粉中CaO含量为20～40wt％，MgO含量为20～40wt％。

所述料浆I的水浴加热温度为60～100℃。