一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，屬于采礦回填【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到地下埋藏鉀鹽礦開采后采空區(qū)井下回填的生產(chǎn)工藝，是保證內(nèi)陸埋藏鉀鹽礦資源地下開采安全生產(chǎn)的工藝方法之一。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程為：混合成充填材料充填材料輸送到采空區(qū)凝結(jié)成型回填并滿足采空區(qū)回填的強(qiáng)度要求本發(fā)明具有以下回填效果：分解分級(jí)生產(chǎn)的尾礦與鹵水母液和凝結(jié)劑攪拌混合成充填材料直接回填到井下采空區(qū)，其充分利用了鉀鹽礦加工生產(chǎn)氯化鉀過程中較難處理的鹵水母液與凝結(jié)劑混合后的凝結(jié)特性，將不同粒徑的尾礦凝結(jié)成型，提高了充填料回填強(qiáng)度和降低了生產(chǎn)操作費(fèi)用和投資；本技術(shù)較適用于地下埋藏鉀鹽礦井下開采加工生產(chǎn)氯化鉀過程中副產(chǎn)尾礦的直接井下回填，是目前地下埋藏鉀鹽礦開采采空區(qū)回填及回采最具規(guī)?；茝V應(yīng)用的生產(chǎn)技術(shù)。
【專利說明】—種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，固體鉀鹽礦主要來自于鹽湖鹵水蒸發(fā)和地下開采。從地下開采出來的可溶性鉀鹽礦，選礦后會(huì)得到大量的尾鹽(NaCl)和鹵水母液。富含氯化鎂的鹵水母液也不能排放，并且尾礦由于具有快速的水溶性特征，若集中地面堆存需要建設(shè)大面積的室內(nèi)尾鹽棚且占用大量土地，否則副產(chǎn)尾礦淋溶或吸濕溶解進(jìn)入地面水體(江、河、湖泊、水庫)將引發(fā)生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。另外，鉀鹽礦的開采礦工程是采用旱采，必然形成采空區(qū)，有的礦層離地面較淺，巖鹽穩(wěn)定性變化的不確定因素較多，必須通過尾礦回填來保證地下鉀鹽礦的正常開采和提高鉀鹽礦的的回采率，同時(shí)滿足地下埋藏鉀鹽礦井下開采的安全生產(chǎn)要求。因此，內(nèi)陸地區(qū)地下固體鉀鹽礦資源加工生產(chǎn)鉀肥，必須考慮副產(chǎn)尾礦回填和鹵水母液的利用問題。傳統(tǒng)的鉀鹽礦有兩種采礦方法，水法采礦和干法采礦。水法采礦不存在采空區(qū)回填問題。干法采礦是對(duì)鉀鹽礦進(jìn)行選礦得到精礦和尾礦，其中尾礦中帶有80%以上的NaCl，得到的尾礦通常堆放在礦區(qū)。尾礦由于具有其水溶性的特征，若集中地面儲(chǔ)存，需占用大量土地。鹵水儲(chǔ)存將形成面積頗大的人工鹽類湖泊。若排入地面水體(江、河、湖泊、水庫)，將造成污染水體，引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題，鉀鹽礦尾礦中含鹽固體廢料和鹵水是潛在的大污染源。
[0003]國內(nèi)金屬礦山回填，鉀鹽礦尾礦不能在地面上堆放，鹵水也不能排放，因此，利用干法采礦開采鉀鹽礦，必須考慮尾礦和氯化鎂鹵水的回填問題。但是，傳統(tǒng)充填方法一般采用硅酸鹽水泥為粘結(jié)劑與尾砂一起回到采空區(qū)，但是，由于內(nèi)陸地區(qū)地下埋藏鉀鹽礦與金屬礦山存在較大的差異性，副產(chǎn)尾礦為可溶性鹽并產(chǎn)生大量鹵水母液，而且鉀鹽礦采空區(qū)的充填需要一定的強(qiáng)度，普通的傳統(tǒng)的金屬礦山回填的硅酸鹽水泥方法并不適用于地下可溶性鉀鹽礦山的回填，并且硅酸鹽水泥用量太大，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差目前國內(nèi)外可溶性固體尾礦成規(guī)模性的回填并沒有成熟的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)這種地下開采出來的可溶性鉀鹽礦加工鉀肥副產(chǎn)的尾礦和鹵水母液特點(diǎn)，提供一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法。該方法通過凝結(jié)劑把尾礦一鹵水母液凝結(jié)可形成強(qiáng)度較高的充填材料，而且實(shí)現(xiàn)了與部分鹵水母液同時(shí)回填，在處理固體尾礦的同時(shí)，也消耗了鉀肥生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的的鹵水母液。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種充填強(qiáng)度較高的低成本環(huán)保的地下埋藏鉀鹽礦井下采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法。
[0005]本發(fā)明所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，是充填材料將可溶性鉀鹽礦進(jìn)行選礦得到鉀鹽礦的尾礦、齒水和凝結(jié)劑攪拌混合成充填材料，將充填材料輸送到鉀鹽礦，工藝流程為:地下埋藏鉀鹽礦開采得到的固體原礦——井下分解分級(jí)——分級(jí)尾礦與鹵水母液和凝結(jié)劑攪拌混合成充填材料一輸送到采空區(qū)凝結(jié)成型回填并滿足井下采空區(qū)回填的強(qiáng)度要求，其步驟為:
a.地下固體鉀鹽礦采用旱采采掘鉀鹽礦形成井下采空區(qū)；
b.將步驟a旱采采掘得到的鉀鹽礦原礦在井下經(jīng)過分解——分級(jí)加工氯化鉀后得到副產(chǎn)物粗顆粒氯化鈉，即得分級(jí)尾礦；
c.分級(jí)尾礦與鹵水母液和凝結(jié)劑按照比例攪拌混合成充填材料；
d.將充填材料凝結(jié)成型回填到井下采空區(qū)，回填后井下采空區(qū)的抗壓強(qiáng)度為0.5?
0.6Mpa，達(dá)到采空區(qū)回填的強(qiáng)度范圍，實(shí)現(xiàn)固體鉀鹽礦井下采空區(qū)回填、回采。
[0006]步驟a所述的固體鉀鹽礦為地下埋藏的光鹵石礦、光鹵石與鉀石鹽混合礦和光鹵石與石鹽混合礦，采空區(qū)是采用旱采采掘鉀鹽礦形成的能供回填的采空區(qū)。
[0007]步驟b所述的在井下經(jīng)過分解分級(jí)加工產(chǎn)生的用于采空區(qū)回填的粗顆粒氯化鈉分級(jí)尾礦的質(zhì)量控制要求為:氯化鈉(NaCl)含量大于80%,氯化鉀(KCl)含量小于2%,分級(jí)尾礦粒度為2?15 mm。
[0008]步驟c所述的分級(jí)尾礦與鹵水母液和凝結(jié)劑按比例攪拌混合成充填材料，它們的質(zhì)量比例控制范圍為分級(jí)尾礦:鹵水母液:凝結(jié)劑=75.0?95.0: 3.0?15.0: 2.0?
10.0。。
[0009]步驟c所述的鹵水母液為鉀鹽礦原礦在井下經(jīng)過分解一分級(jí)加工氯化鉀過程中副產(chǎn)的富含氯化鎂的鹵水飽和母液，為氯化鎂和氯化鈉和氯化鉀的三相飽和母液。所述的氯化鎂和氯化鈉和氯化鉀中的鉀離子、鎂離子、氯離子的質(zhì)量濃度為K+:1?3%、Mg2+:5?10%、CF:18 ?30%ο ο
[0010]步驟c所述的凝結(jié)劑為氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、天然白云石礦煅燒后的氧化隹丐鎂(Mg0.CaO)混合物、氫氧化鎂Mg (OH) 2和氫氧化韓Ca (OH) 2的一種或幾種組合。
[0011]步驟d所述的將充填材料凝結(jié)成型回填到井下采空區(qū)，是將充填材料通過機(jī)械設(shè)備直接輸送到井下回填采空區(qū)，輸送的機(jī)械設(shè)備為用于輸送混凝土的機(jī)械裝備，具體為皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、裝載機(jī)中的一種或者一種以上。
[0012]所述的凝結(jié)劑為氧化鎂，氧化鎂:鹵水:尾礦的質(zhì)量比為2.0?9.0: 3.0?11.0:80.0 ?95.00
[0013]步驟d所述凝結(jié)成型是指充填材料輸送到井下采空區(qū)后凝結(jié)成型的時(shí)間為4?72小時(shí)，凝結(jié)成型的充填材料強(qiáng)度在0.6Mpa以上，大于井下鉀鹽礦采空區(qū)回填材料要求的抗壓強(qiáng)度0.5?0.6Mpa。
[0014]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。所述的實(shí)施例，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]本發(fā)明上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)，從結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解。
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但不限于實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例1
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。所述的實(shí)施例，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0020]下面參考圖1對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0021]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，首選將通過旱采得到的鉀鹽礦進(jìn)行選礦后得到鉀鹽礦尾礦、齒水和氧化鎂一起混合攪拌成充填材料。例如，在本發(fā)明的一個(gè)示例中，可先將鉀鹽礦的尾礦供給到攪拌槽中并調(diào)節(jié)供給量，同時(shí)將氧化鎂從料倉中供給到攪拌槽中并調(diào)節(jié)供給量，另外，由鹵水槽將鹵水供到攪拌槽，最后攪拌成充填材料，可選地，氧化鎂:鹵水:尾礦的質(zhì)量比為2.0?9.0: 3.0?11.0: 80.0?
95.0。根據(jù)試驗(yàn)，養(yǎng)護(hù)齡期越長，強(qiáng)度越高。
[0022]按照分級(jí)尾礦:氧化鎂:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:95.0:2.0:3.0,在常溫條件下，加入1900千克尾礦，40千克氧化鎂，60千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為45分鐘，混合壓實(shí)4小時(shí)后凝結(jié)成型為1.1m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表I所示。
[0023]表1-^-?-:-:
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實(shí)施例2:
按照分級(jí)尾礦:氧化鎂:鹵水母液的質(zhì)暈百分配比為:80.0:9.0:11.0，在常溫條件下，加入1600千克尾礦，180千克氧化鎂，220千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為45分鐘，混合壓實(shí)4小時(shí)后凝結(jié)成型為1.27m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表2所示。
[0024]表2
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實(shí)施例3:
按照分級(jí)尾礦:氧化鎂:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:87.0:5.0:8.0,在常溫條件下，加入1740千克尾礦，100千克氧化鎂，160千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為45分鐘，混合壓實(shí)4小時(shí)后凝結(jié)成型為1.19m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表3所示。
[0025]表3
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實(shí)施例4:
按照分級(jí)尾礦:氫氧化鎂:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:88.0:6.0:6.0，在常溫條件下，加入1760千克尾礦，120千克氫氧化鎂，120千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為45分鐘，混合壓實(shí)8小時(shí)后凝結(jié)成型為1.31m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表4所示。
[0026]表4
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實(shí)施例5:
按照分級(jí)尾礦:氧化鈣:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:85.0:8.0:7.0,在常溫條件下，加入1700千克尾礦，160千克氫氧化鎂，140千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為60分鐘，混合壓實(shí)72小時(shí)后凝結(jié)成型為1.30m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表5所示。
[0027]表5
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實(shí)施例6:
按照分級(jí)尾礦:氫氧化鈣:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:90.0:5.0:5.0，在常溫條件下，加入1800千克尾礦，100千克氫氧化鎂，100千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為45分鐘，混合壓實(shí)24小時(shí)后凝結(jié)成型為1.33m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表6所示。
[0028]表6
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I U, ! I 丨 1).991.25 I 1.3S I L 12 實(shí)施例7:
按照分級(jí)尾礦:氧化鈣鎂:鹵水母液的質(zhì)暈百分配比為:80.0:12.0:8.0，在常溫條件下，加入1600千克尾礦，240千克氫氧化鎂，160千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為60分鐘，混合壓實(shí)72小時(shí)后凝結(jié)成型為1.37m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表7所示。
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實(shí)施例8:
按照分級(jí)尾礦:氧化鎂:氫氧化鈣:鹵水母液的質(zhì)暈百分配比為:86.0:1.5:3.5:9.0,在常溫條件下，加入1720千克尾礦，30千克氧化鎂，70千克氫氧化鈣，180千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為60分鐘，混合壓實(shí)72小時(shí)后凝結(jié)成型為1.32m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表8所示。
[0030]表 8
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實(shí)施例9:
按照分級(jí)尾礦:氧化鈣:氫氧化鎂:鹵水母液的質(zhì)暈百分配比為:84.0:6.0:2.0:8.0,在常溫條件下，加入1680千克尾礦，120千克氧化鈣，40千克氫氧化鎂，160千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為60分鐘，混合壓實(shí)72小時(shí)后凝結(jié)成型為1.32m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表9所示。
[0031]表9:ir.,:1 1 ? ? IIIIII

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實(shí)施例10:
按照分級(jí)尾礦:氧化鈣:氧化鎂:氫氧化鎂:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:75.0:
5.0:1.5:3.5:14.0，在常溫條件下，加入1520千克尾礦，100千克氧化鈣，30千克氧化鎂，70千克氫氧化鎂，280千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為60分鐘，混合壓實(shí)72小時(shí)后凝結(jié)成型為1.30m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表10所示。
[0032]表10
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實(shí)施例11:
按照分級(jí)尾礦:氧化鈣:氧化鎂:氫氧化鈣:齒水母液的質(zhì)暈百分配比為:75.0:
4.0:2.5:3.5:15.0，在常溫條件下，加入1500千克尾礦，80千克氧化鈣，50千克氧化鎂，70千克氫氧化鈣，300千克鹵水母液采用混凝土攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合，混合時(shí)間為60分鐘，混合壓實(shí)72小時(shí)后凝結(jié)成型為1.29m3的混合充填材料，分別在以下時(shí)間進(jìn)行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強(qiáng)度如下表11所示。
[0033]表 11
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已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，將可溶性鉀鹽礦進(jìn)行選礦得到的鉀鹽礦的尾礦、鹵水和凝結(jié)劑混合攪拌成充填填材料，然后將充填材料輸送到鉀鹽礦采空區(qū)回填，其步驟為: a.地下固體鉀鹽礦采用旱采采掘鉀鹽礦形成井下采空區(qū)； b.將步驟a旱采采掘得到的鉀鹽礦原礦在井下經(jīng)過分解——分級(jí)加工氯化鉀后得到副產(chǎn)物粗顆粒氯化鈉，即得分級(jí)尾礦； c.分級(jí)尾礦與鹵水母液和凝結(jié)劑按照比例攪拌混合成充填材料； d.將充填材料凝結(jié)成型回填到井下采空區(qū)，回填后井下采空區(qū)的抗壓強(qiáng)度為0.5?0.6Mpa，達(dá)到采空區(qū)回填的強(qiáng)度要求。
2.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟a所述的固體鉀鹽礦為地下埋藏的光鹵石礦、光鹵石與鉀石鹽混合礦和光鹵石與石鹽混合礦，采空區(qū)是采用旱采采掘鉀鹽礦形成的能供回填的采空區(qū)。
3.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟b所述的在井下經(jīng)過分解分級(jí)加工產(chǎn)生的用于采空區(qū)回填的粗顆粒氯化鈉分級(jí)尾礦的質(zhì)量控制要求為:氯化鈉(NaCl)含量大于80%，氯化鉀(KCl)含量小于2%，分級(jí)尾礦粒度為2?15mm ο
4.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟c所述的分級(jí)尾礦與鹵水母液和凝結(jié)劑按比例攪拌混合成充填材料，它們的質(zhì)量比例控制范圍為分級(jí)尾礦:鹵水母液:凝結(jié)劑=75.0?95.0: 3.0?15.0: 2.0?10.0。
5.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟c所述的鹵水母液為鉀鹽礦原礦在井下經(jīng)過分解一分級(jí)加工氯化鉀過程中副產(chǎn)的富含氯化鎂的鹵水飽和母液，為氯化鎂和氯化鈉和氯化鉀的三相飽和母液。
6.權(quán)利要求5所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，氯化鎂和氯化鈉和氯化鉀中的鉀離子、鎂離子、氯離子的質(zhì)量濃度為K+:1?3%、Mg2+:5?10%、Cl—:18 ?30%ο
7.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟c所述的凝結(jié)劑為氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、天然白云石礦煅燒后的氧化鈣鎂(Mg0.CaO)混合物、氫氧化鎂Mg (OH)2和氫氧化鈣Ca (OH)2的一種或幾種組合。
8.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟d所述的將充填材料凝結(jié)成型回填到井下采空區(qū)，是將充填材料通過機(jī)械設(shè)備直接輸送到井下回填采空區(qū)，輸送的機(jī)械設(shè)備為用于輸送混凝土的機(jī)械裝備，具體為皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、裝載機(jī)中的一種或者一種以上。
9.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述充填材料自流輸送到鉀鹽礦的采空區(qū)。
10.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的凝結(jié)劑為氧化鎂:鹵水:尾礦的質(zhì)量比為2.0?9.0: 3.0?11.0: 80.0?95.0。
11.權(quán)利要求1所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟d所述凝結(jié)成型是指充填材料輸送到井下采空區(qū)后凝結(jié)成型的時(shí)間為4?72小時(shí)，凝結(jié)成型的充填材料強(qiáng)度在0.6Mpa以上，大于井下鉀鹽礦采空區(qū)回填材料要求的抗壓強(qiáng)度0.5?0.6Mpa。
12.權(quán)利要求11所述的一種地下鉀鹽礦采空區(qū)回填的生產(chǎn)方法，其特征在于，材所述充填材料通過泵輸送到鉀鹽礦的采空區(qū)。
【文檔編號(hào)】C01D3/08GK104131836SQ201410346864
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】曾波, 王國棟, 李驥, 郭會(huì)仙, 余波 申請(qǐng)人:云南省化工研究院