一種用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于礦山充填【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于增強(qiáng)全尾砂膏體膠結(jié)充填材料早期強(qiáng)度的復(fù)合摻和料。該早強(qiáng)復(fù)合摻和料由石膏、石灰、超細(xì)石灰石粉按10~20：5~10︰85~70的質(zhì)量份數(shù)混合而成。在全尾砂膏體膠結(jié)充填材料中按總固體質(zhì)量的75‰~125‰添加效果最好。本發(fā)明所提供的早強(qiáng)復(fù)合摻和料原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單；通過添加本發(fā)明所提供的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的流動(dòng)性、穩(wěn)定性得到了改善，早期抗壓強(qiáng)度得到了顯著提高，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】—種用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦山充填【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于增強(qiáng)全尾砂膏體膠結(jié)充填材料早期強(qiáng)度的復(fù)合摻和料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高速增長，采礦工業(yè)得到快速發(fā)展。采礦工業(yè)在為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供原材料的同時(shí)也造成了一系列影響自然生態(tài)環(huán)境和人們社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的負(fù)面問題，如大量土地受到破壞、大量固體廢料堆放地表占用大面積土地同時(shí)長久作為污染源釋放污染物、井下存在大量采空區(qū)影響周邊地質(zhì)穩(wěn)定等問題，這些問題已成為目前亟待解決的重大環(huán)境安全問題。
[0003]充填采礦技術(shù)主要就是為解決井下大量采空區(qū)問題所發(fā)展的一種技術(shù)，它的技術(shù)原理簡單而言就是將地表固體廢棄物經(jīng)過加工處理重新充填到井下采空區(qū)，從而恢復(fù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這種技術(shù)具有同時(shí)解決地表固體廢棄物堆放和填充地下采空區(qū)的優(yōu)點(diǎn)，也是目前解決井下采空區(qū)問題的主要方法。
[0004]我國目前充填井下采空區(qū)所用物料主要有分級(jí)尾砂(將一定細(xì)度的顆粒分級(jí)出來，送到尾砂庫堆存)低濃度和全尾砂高濃度膠結(jié)充填，存在主要缺陷是在井下需要脫水，容易造成二次污染，并且水泥用量大和早期強(qiáng)度低?，F(xiàn)有技術(shù)中，膠結(jié)劑摻量一般在10%~20%之間(占固體總質(zhì)量)，測試時(shí)，Id抗壓強(qiáng)度基本測不出甚至尚未凝固，28d時(shí)抗壓強(qiáng)度也僅在2~3MPa左右。目前國際上較為先進(jìn)的全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)中，膠結(jié)劑摻量在3%~5%作用，其3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.2~0.5MPa，7d抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.7~1.0MPa，28d抗壓強(qiáng)度在
1.0-2.5MPa之間，但是其Id抗壓強(qiáng)度也基本無法測出。
`[0005]從采礦工藝要求來看，充填材料的早期強(qiáng)度(Id, 3d和7d)越高，越有利于后續(xù)工藝處理。因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中充填材料在井下二次脫水、早期抗壓強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，有必要研制一種井下不需脫水、可泵送、水泥用量小、早期抗壓強(qiáng)度高的全尾砂膏體膠結(jié)充填材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，通過摻合本發(fā)明所提供的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，充填采空區(qū)所用的全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的可泵性、穩(wěn)定性有所改善，且ld，3d和7d的抗壓強(qiáng)度可以顯著提高，后期抗壓強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，由石膏、石灰、超細(xì)石灰石粉混合而成；
所述石膏選自天然石膏、電廠脫硫石膏中的一種，細(xì)度為80 μ m的方孔篩篩余小于10%,含水率小于2% ；
所述石灰是生石灰粉(氧化鈣)、消石灰粉(氫氧化鈣)中的一種，細(xì)度為80 μ m的方孔篩篩余小于10%，含水率小于2% ；
所述超細(xì)石灰石粉，其最大粒徑小于20 μ m，平均粒徑5飛μ m。
[0008]所述用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，各原料組分按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，石膏:石灰:超細(xì)石灰石粉=10-20:5~10: 85~70，其中最佳配比為，石膏:石灰:超細(xì)石灰石粉==15:7: 78。
[0009]所述用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，在全尾砂膏體膠結(jié)充填材料摻量759Tl25%。(以總固體質(zhì)量計(jì))，最佳摻入量為100%。。
[0010]本發(fā)明所提供的用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料可以增加抗壓強(qiáng)度的機(jī)理是:石灰的作用主要是加快尾砂細(xì)顆粒的凝聚，提高料漿鈣離子飽和濃度，促進(jìn)膠結(jié)劑的凝結(jié)硬化速度，從而提高早期強(qiáng)度。石膏為體系中提供硫酸根離子，促進(jìn)料漿中高硫型硫鋁酸鈣晶體(俗稱鈣礬石)的生產(chǎn)，從而提高早期強(qiáng)度。超細(xì)石灰石粉的作用是微集料作用，膠結(jié)劑水化產(chǎn)物的成核作用和分散膠結(jié)劑的作用；與水泥熟料相比，超細(xì)石灰石粉容易加工，可以填充水泥顆粒的空隙，將空隙中水排擠出來，使料漿固體濃度提高，使全尾砂膏體膠結(jié)固體更密實(shí)、水化產(chǎn)物分布更均勻，從而提高早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的早強(qiáng)復(fù)合摻和料原料來源廣泛，均為工業(yè)廢棄物或普通的天然礦物，成本低，生產(chǎn)工藝簡單，利于工業(yè)化生產(chǎn)和推廣；通過添加本發(fā)明所提供的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的流動(dòng)性、穩(wěn)定性得到了改善，早期抗壓強(qiáng)度得到了顯著提高，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解和實(shí)施本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，但下述實(shí)施例并非對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0013]實(shí)施例1
一種用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，由電廠脫硫石膏、生石灰粉、超細(xì)石灰石粉混合而成；
所述電廠脫硫石膏，細(xì)度為80 μ m的方孔篩篩余小于10%，含水率小于2% ；
所述生石灰粉，細(xì)度為80 μ m的方孔篩篩余小于10%,含水率小于2% ；
所述超細(xì)石灰石粉，其最大粒徑小于20 μ m，平均粒徑5飛μ m。
[0014]所述用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，各原料組分按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，電廠脫硫石膏:生石灰粉:超細(xì)石灰石粉=10:5: 85。
[0015]將各組份原料準(zhǔn)確計(jì)量磨細(xì)到規(guī)定的細(xì)度后，混合攪拌均勻即為山全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料。
[0016]全尾砂膏體膠結(jié)充填料漿按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(IS0)》(GB/T17671_1999)方法進(jìn)行制備，配制后按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測試各項(xiàng)性能，測試結(jié)果見下表。其中固體濃度指料漿中固體成分的質(zhì)量百分比，包括全尾砂、膠結(jié)劑、早強(qiáng)復(fù)合摻和料和專用泵送劑；膠結(jié)劑為建材部門用來檢驗(yàn)外加劑性質(zhì)的基準(zhǔn)水泥，摻量以總固體質(zhì)量計(jì)；全尾砂是一種鐵礦全尾砂,最大粒徑2.0mm,小于20Mm的尾砂細(xì)顆粒20% ;早強(qiáng)復(fù)合摻和料為本實(shí)施例所制備的，摻量以總固體質(zhì)量計(jì)；專用泵送劑由聚羧酸系超塑化劑粉料和引氣劑粉料及增粘劑粉料組成，摻量以總固體質(zhì)量計(jì)；水為城市自來水。其中專用泵送劑的配比(質(zhì)量比)為聚羧酸系超塑化劑粉料:引氣劑粉料:增粘劑粉料=0.5: 0.05: 9.45，其中聚羧酸系超塑化劑粉料的減水率超過30% ;引氣劑粉料為三萜皂苷粉和改性松香熱聚物中的一種，增粘劑粉料為改性膨潤土，是由天然鈣基膨潤土經(jīng)提純、改性、增粘而成，其性能要求為，由改性膨潤土制備的水溶液，當(dāng)改性澎潤土含量為10%時(shí)，其水分散體的粘度為3200mPa*S。
【權(quán)利要求】
1.一種用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，其特征在于，該早強(qiáng)復(fù)合摻合料由石膏、石灰、超細(xì)石灰石粉混合而成； 所述石膏為天然石膏或電廠脫硫石膏，細(xì)度為80 μ m的方孔篩篩余小于10%，含水率小于2% ； 所述石灰是生石灰粉或消石灰粉，細(xì)度為80 μ m的方孔篩篩余小于10%，含水率小于2% ； 所述超細(xì)石灰石粉，其最大粒徑小于20 μ m，平均粒徑5飛μ m。
2.如權(quán)利要求1所述的用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，其特征在于，各原料組分按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，石膏:石灰:超細(xì)石灰石粉=1(T20:5^10: 85~70。
3.如權(quán)利要求1所述的用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料，其特征在于，各原料組分按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，石膏:石灰:超細(xì)石灰石粉==15:7: 78。
4.權(quán)利要求f3任一項(xiàng)所述的用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料在全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的應(yīng)用，其特征在于，按總固體質(zhì)量的75%。~125%。添加。
5.如權(quán)利要求4所述用于全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的早強(qiáng)復(fù)合摻和料在全尾砂膏體膠結(jié)充填材料的應(yīng)用，其特征 在于，按總固體質(zhì)量的100%。添加。
【文檔編號(hào)】C04B28/14GK103553529SQ201310506531
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】鄭娟榮 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)