煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，是由原料煤氣化細(xì)灰30~50份、硫鋁酸鹽水泥25~35份、檸檬酸0.04~0.15份、生石灰5~10份、石膏20~25份、氫氧化鈉2~3份配制而成。本發(fā)明的優(yōu)點在于原料中大量添加了工業(yè)固體廢棄物（煤化工行業(yè)的廢料）煤氣化細(xì)灰，將廢棄物加以利用、變廢為寶，在保證強度和膨脹率滿足要求的前提下，使得封孔材料的成本大幅度降低（600元/噸），本發(fā)明封孔材料無毒，無害，無污染，既可用于煤礦瓦斯抽放封孔，也可用于煤礦巷道壁后注漿加固的封孔以及打密閉、堵漏風(fēng)等。同時由于在原料中大量使用煤氣化細(xì)灰，因此，具有明顯的環(huán)保意義，為煤化工行業(yè)的清潔生產(chǎn)提供了重要思路。
【專利說明】煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦用封孔材料，尤其是涉及一種煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料。

【背景技術(shù)】
[0002]煤炭為我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展提供了重要的能源支持。隨著煤礦開采深度的增加，瓦斯災(zāi)害愈加嚴(yán)重。瓦斯抽放或抽采是解決瓦斯災(zāi)害的治本措施，成本低廉、質(zhì)量可靠、使用方便的封孔材料是瓦斯抽放或抽采成功的必要關(guān)鍵條件之一。目前封孔材料多用聚氨酯產(chǎn)品或水泥砂漿。但聚氨酯封孔材料的成本較高，價格在2萬元/噸左右。水泥砂漿封孔不僅操作不便，而且封孔質(zhì)量差。所以，以高鋁水泥、石灰、石膏等為主體材料制備的速凝高強膨脹性封孔材料又成為新的封孔材料，如 申請人:于2010年申請的專利號為ZL201010172263.2、發(fā)明名稱為《速凝高強膨脹性礦山封孔材料》的封孔材料以其凝固快、強度高(一天固結(jié)強度達(dá)3?4 MPa)、膨脹率高(I天最大自由膨脹率可達(dá)10%以上)等優(yōu)點取得了良好的效果。但是，這些封孔材料雖然封孔效果好，但成本仍稍顯高。中國專利申請CN103193449A (公布日:2013、07、10)公布了一種速凝微膨脹封孔材料，原料中添加了一些粉煤灰(燃煤電廠的廢棄物)，但添加量不大，雖然成本有所下降，但是膨脹率不高(從說明書公布的數(shù)據(jù)可看出，一天的自由膨脹率僅為1.2^1.8%)。而且粉煤灰目前已經(jīng)作為混合材和礦物摻合料大量應(yīng)用于水泥和混凝土中。而煤化工行業(yè)的廢料——煤氣化細(xì)灰目前仍作為廢料堆積存放，并沒有利用起來。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種凝固快、具有較大的膨脹率、強度較高、成本低廉的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料是由原料煤氣化細(xì)灰、硫鋁酸鹽水泥、、檸檬酸、生石灰、石膏、氫氧化鈉按照下述重量份配制而成:
煤氣化細(xì)灰30?50份，硫鋁酸鹽水泥25?35份，檸檬酸0.04、.15份，生石灰5?10份，石膏20?25份，氫氧化鈉2?3份。
[0005]所述煤氣化細(xì)灰的顆粒較細(xì)，比表面積為4900m2/kg，其化學(xué)成分中含有15?20%的氧化招，4(Γ60%的氧化娃,余量為包括氧化鐵、氧化鎂、氧化I丐、氧化鈦和碳等的雜質(zhì)。
[0006]所述原料的重量份配比為:煤氣化細(xì)灰50份，硫鋁酸鹽水泥25份，檸檬酸0.04份，生石灰5份，石膏20份，氫氧化鈉2份。
[0007]所述原料的重量份配比可為:煤氣化細(xì)灰40份，硫鋁酸鹽水泥30份，檸檬酸0.09份，生石灰7.5份，石膏22.5份，氫氧化鈉2.5份。
[0008]所述原料的重量份配比還可為:煤氣化細(xì)灰30份，硫鋁酸鹽水泥35份，檸檬酸
0.15份，生石灰10份，石膏25份，氫氧化鈉3份。
[0009]所述原料硫鋁酸鹽水泥的用量與生石灰加石膏之和的用量相當(dāng)。
[0010]將上述原料中的粗料研磨至比表面積35(T400m2/kg后與其他原料混合均勻，稱量后防潮存放。澆注使用時，加入Γ1.5倍的水?dāng)嚢璩蓾{料即可。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于原料中大量添加了工業(yè)固體廢棄物(煤化工行業(yè)的廢料)煤氣化細(xì)灰，將廢棄物加以利用、變廢為寶的同時，使得封孔材料的成本大幅度降低，與 申請人:2010年申請的專利號為ZL 201010172263.2、發(fā)明名稱為《速凝高強膨脹性礦山封孔材料》的封孔材料相比，在保證強度和膨脹率滿足要求的前提下，其成本可從1000元/噸降至600元/噸。在本發(fā)明配比中，原料硫鋁酸鹽水泥與生石灰、石膏反應(yīng)生成鈣礬石可使封孔材料凝固；氫氧化鈉的添加可引起材料早起強度的提高并使封孔材料產(chǎn)生膨脹；煤氣化細(xì)灰由于顆粒較細(xì)(激光法測得其比表面積4900m2/kg)，既能起到很好的保水作用，減少泌水，又可以調(diào)節(jié)封孔材料的膨脹率，避免封孔材料水化后因膨脹率過大而潰散；檸檬酸既可調(diào)節(jié)封孔材料的凝結(jié)時間又能提高材料的強度。
[0012]本發(fā)明的封孔材料在高水灰比[水灰比(I?1.5):1 ]的條件下快速凝固，凝固過程中體積膨脹較大(I天自由膨脹率3-6% )，且固結(jié)體強度較高，I天強度達(dá)0.5?IMPa，七天強度可達(dá)2?3 MPa。本發(fā)明封孔材料無毒，無害，無污染，既可用于煤礦瓦斯抽放封孔，也可用于煤礦巷道壁后注漿加固的封孔以及打密閉、堵漏風(fēng)等。同時由于在原料中大量使用煤氣化細(xì)灰(最多可占原料的50%)，因此，具有明顯的環(huán)保意義，為煤化工行業(yè)的清潔生產(chǎn)提供了重要思路。

【具體實施方式】
[0013]下面用具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳述。
[0014]實施例1
本發(fā)明所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，是由煤氣化細(xì)灰50份，硫鋁酸鹽水泥25份，檸檬酸0.04份，生石灰5份，石膏20份，氫氧化鈉2份配制而成:首先將硫鋁酸鹽水泥研磨至350?400m2/kg左右后和白色結(jié)晶顆粒的檸檬酸混勻；然后將石灰和石膏分別粉磨至350?400m2/kg左右，再與煤氣化細(xì)灰、硫鋁酸鹽水泥、檸檬酸、氫氧化鈉一起混合均勻，稱量裝袋，防潮存放即可。
[0015]施工時，按實際用量，將該封孔材料和水按1:Γ1.5攪拌成漿料即可使用。
[0016]實施例2
本發(fā)明所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，是由煤氣化細(xì)灰40份，硫鋁酸鹽水泥30份，檸檬酸0.09份，生石灰7.5份，石膏22.5份，氫氧化鈉2.5份配制而成:首先將硫鋁酸鹽水泥研磨至350?400m2/kg左右后和白色結(jié)晶顆粒的檸檬酸混勻；然后將石灰和石膏分別粉磨至350?400m2/kg左右，再與煤氣化細(xì)灰、硫鋁酸鹽水泥、檸檬酸和氫氧化鈉一起混合均勻，稱量裝袋，防潮存放即可。
[0017]施工用時按實施例1配制即可。
[0018]實施例3
本發(fā)明所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，是由煤氣化細(xì)灰30份，硫鋁酸鹽水泥35份，檸檬酸0.15份，生石灰10份，石膏25份，氫氧化鈉3份配制而成:首先將硫鋁酸鹽水泥研磨至350?400m2/kg左右后和白色結(jié)晶顆粒的檸檬酸混勻；然后將石灰和石膏分別粉磨至350?400m2/kg左右，再與煤氣化細(xì)灰、硫鋁酸鹽水泥、檸檬酸和氫氧化鈉一起混合均勻，稱量裝袋，防潮存放即可。
[0019]施工用時按實施例1配制即可。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，其特征在于:它是由原料煤氣化細(xì)灰、硫鋁酸鹽水泥、、檸檬酸、生石灰、石膏、氫氧化鈉按照下述重量份配制而成: 煤氣化細(xì)灰30?50份，硫鋁酸鹽水泥25?35份，檸檬酸0.04、.15份，生石灰5?10份，石膏20?25份，氫氧化鈉2?3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，其特征在于:所述煤氣化細(xì)灰的化學(xué)成分中含有15?20%的氧化鋁，4(Γ60%的氧化硅，余量為雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，其特征在于:所述原料的重量份配比為:煤氣化細(xì)灰50份，硫鋁酸鹽水泥25份，檸檬酸0.04份，生石灰5份，石膏20份，氫氧化鈉2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，其特征在于:所述原料的重量份配比為:煤氣化細(xì)灰40份，硫鋁酸鹽水泥30份，檸檬酸0.09份，生石灰7.5份，石膏22.5份，氫氧化鈉2.5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，其特征在于:所述原料的重量份配比為:煤氣化細(xì)灰30份，硫鋁酸鹽水泥35份，檸檬酸0.15份，生石灰10份，石膏25份，氫氧化鈉3份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用低成本速凝膨脹性封孔材料，其特征在于:所述原料硫招酸鹽水泥的用量與生石灰加石骨之和的用量相當(dāng)。
【文檔編號】C04B18/04GK104387007SQ201410607319
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】孫文標(biāo), 鄭瑞娜, 田坤云, 郭兵兵, 徐星 申請人:河南工程學(xué)院