[发明专利]一种用于超细全尾砂的多固废胶结充填材料及制备方法

说明书

一种用于超细全尾砂的多固废胶结充填材料及制备方法，属于金属矿山井下充填技术领域。以质量百分比计，其组成为：矿渣粉：40～65%，钢渣粉：15～40.5%，脱硫石膏：3～9%，电石渣：3～7.5%，粉煤灰：0～10%，干法脱硫灰：0～25%，复合添加剂1～2%。该多固废胶结充填材料制备方法简单，低碳环保，可规模化化使用钢渣而无需添加泥熟料，没有减水剂和早强剂，解决了金属矿山超细尾矿充填强度低难题，也实现了多种工业固废资源化处理。

技术领域

本发明属于金属矿山井下充填技术领域，涉及一种用于超细全尾砂的多固废胶结充填材料及制备方法。

背景技术

矿产资源开发属于工业领域重要组成部分。为保护自然生态环境，地下金属矿山井下开采多用充填采矿方法。在实际充填过程中，金属矿山一般使用选矿尾矿作为骨料。由于选矿磨选工艺日益进步，部分矿山尾矿含泥量大，-200目尾砂粒度占70%以上，属于超细全尾砂范围。经过实际，这些超细全尾砂与常规胶凝材料制备成的充填料浆浓度低，材料成本高，高灰砂比1:4充填体28天抗压强度不足0.9MPA，无法达到矿山资源安全有序回采的要求。同时，我国其它工业领域在生产活动过程中，也产生对环境和安全影响较大的固体废弃物，如矿渣、钢渣、工业副产石膏和电石渣等。如利用这些固体废弃物协同制备成适用于超细全尾砂胶结充填材料，既可满足金属矿山超细全尾砂对充填材料的要求，又实现了工业固体废弃物高价值利用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于超细全尾砂的多固废胶结充填材料及制备方法，在规模化利用钢渣粉前提下，可解决超细全尾砂与常规胶凝材料制备成的充填料浆浓度低，材料成本高，充填体强度低，无法达到矿山资源安全有序回采的问题。同时，实现国内其他工业固体废弃物大规模资源化、高价值利用。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

用于超细全尾砂的多固废胶结充填材料，以质量百分比计，其组成为：矿渣粉：40～65%，钢渣粉：15～40.5%，脱硫石膏：3～9%，电石渣：3～7.5%，粉煤灰：0～10%，干法脱硫灰：0～25%，复合添加剂1～2%。

所述矿渣粉等级为S95级及以上，勃式比表面积≥350m²/kg。

所述钢渣粉碱度≥2.4，勃式比表面积≥400m²/kg。钢渣粉具有类似水泥矿物组成，主要为硅酸三钙和水泥硅酸二钙，具有自身水化胶凝特性；同时，该钢渣粉可为矿渣粉和粉煤灰活化Al、Si溶解提供特定碱性激发环境，与其它硫化物协同生成水化硅酸钙和钙矾石晶体。

所述脱硫石膏含水率≤2%，CaSO₄·2H₂O的质量百分含量≥80%。

所述电石渣含水率≤3％，Ca(OH)₂的质量百分含量≥92％。电石渣为电石法生产聚氯乙烯过程中电石反应后的产物。

所述干法脱硫灰中CaSO₃的质量百分含量≥30%，且CaO的质量百分含量≥15%。该干法脱硫灰主要为钢厂烧结或球团脱硫之后的产物。

所述复合添加剂按质量百分比计，其组成为硫酸钠15～19%、氯化钠1～7%、硅灰77～82%。

上述用于超细全尾砂的多固废胶结充填材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硫酸钠、氯化钠以及硅灰按配比混合均匀，制备成复合添加剂；

（2）电石渣、脱硫石膏分别经烘干、磨粉，得到勃式比表面积350～400m²/kg的电石渣粉和脱硫石膏粉；

（3）将矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏粉、电石渣粉、粉煤灰、干法脱硫灰和复合添加剂按照设定的配比，分别输送至干混搅拌机内，经干混搅拌机混合，即可得到多固废胶结充填材料。