一種氟石膏基礦井充填材料及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟石膏基礦井充填材料及其使用方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地大物博，礦產(chǎn)資源豐富。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，礦山資源遭到長時間過度、不節(jié)制的開采，造成廢棄礦山數(shù)量迅速增加。所出現(xiàn)的環(huán)境災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害，如地面塌陷、開裂，地下水污染等正在發(fā)生或處于潛在的發(fā)生之中。煤炭資源是我國的主要資源，利用充填采礦法是提高煤炭回采率、充分有限的利用資源、有效控制地壓、減少地表沉降、防止塌陷的有效措施。選擇合適的充填材料，及時礦井、礦坑進行充填，是利國利民的大事。
[0003]氟石膏是生產(chǎn)氫氟酸等制氟工業(yè)產(chǎn)出的副產(chǎn)品，由于含有酸、腐蝕性雜質(zhì)等因素，不能被綜合利用，每年全國產(chǎn)出數(shù)百萬噸，主要處理途徑是堆放，占用大量土地，長時間會給生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，還會危害人體健康。
[0004]國內(nèi)外的充填方法、充填材料有很多，利用氟石霄做礦井充填材料的文獻未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明以利用、消化工業(yè)廢棄物氟石膏為主要原則，經(jīng)過復(fù)合改性處理制備礦井充填材料，并給出其使用方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
一種氟石膏基礦井充填材料，由以下重量份數(shù)的原料配備而成:
氟石膏:52?67份，粉煤灰:14?26份，堿性摻合料:8?14份，骨料:14份?26份，外加劑:1?6份，二水石膏:1.4-3.7份，水料比:0.45-0.53；
所述氟石膏為生產(chǎn)氫氟酸產(chǎn)出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7?9后，經(jīng)球磨250目過篩而成的氟石膏粉；
所述的堿性摻合料由以下重量份的原料組成:水泥:35?45份，石灰粉:8?15份，礦粉:37?52份；
所述的外加劑由以下重量份的原料組成:膨脹劑:14?27份，減水劑:11?16份，栗送劑:8?14份，激發(fā)劑:36?48份，引氣劑:5?12份，保水劑:7?13份。
[0007]進一步地，所述的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑〈20_，粒徑I Omm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。
[0008]進一步地，所述膨脹劑為硫鋁酸鹽類膨脹劑；
進一步地，所述激發(fā)劑為硫酸鹽、重鉻酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種的組合。
[0009]進一步地，所述的二水石膏主要成分為CaSO4.2出0，含量>75%，含水率〈3%。
[0010]進一步地，一種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.45-0.53加水攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速>100r/min，攪拌時間3min?4min，S卩可用栗送輸送料楽到指定區(qū)域。
[0011]本發(fā)明有如下顯著進步之處:
第一，本發(fā)明利用工業(yè)固體廢棄物氟石膏渣制備礦井充填材料，綜合利用廢棄資源，保護了環(huán)境，制備工藝簡單，成本低；
第二、本發(fā)明氟石膏基礦井充填材料具有良好的流動性，能利用漿體自身的重量達到自動流平的效果，具有自流平特性，利用氟石膏硬化時間長的特性，摻加激發(fā)劑及外加劑，制備的漿體可操作時間長，采用栗送工藝施工，工藝簡單，不會造成料漿粘堵輸送管的現(xiàn)象，灌入的料漿不沉淀，無泌水、離析現(xiàn)象；
第三，本發(fā)明反應(yīng)后形成以膏體料漿硬化體為主的支控體架，強度高，完全滿足礦井充填材料的各項性能指標，達到地表沉陷控制目標，采空區(qū)礦井水中通常含有腐蝕性作用的Cl—、S042—、Mg2+，對硬化體不產(chǎn)生腐蝕影響;硬化體具有一定的多微孔結(jié)構(gòu)，有一定的透水作用，有利于地上水的滲透排放，這種結(jié)構(gòu)還有保住水分、散發(fā)水分的功效，在一定程度上調(diào)節(jié)充填區(qū)的自然條件，模擬純自然生態(tài)環(huán)境，有利于人動植物、細菌等生物的生長。
[0012]綜上所述，本發(fā)明資源綜合利用，以工業(yè)固體副產(chǎn)氟石膏制備礦井充填材料，其流動性、穩(wěn)定性好，耐腐蝕、強度高，改善生態(tài)環(huán)境，是有此廢棄物地區(qū)礦井充填材料的理想選擇。
【具體實施方式】
[0013]
實施案例I
一種氟石膏基礦井充填材料由以下重量份的原料配備而成:
氟石膏:54份，粉煤灰:23份，堿性摻合料:9份，骨料:22份，外加劑:3.9份，二水石膏:2.7份，水料比:0.47;
所選用氟石膏為生產(chǎn)氫氟酸產(chǎn)出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7?9后，經(jīng)球磨250目過篩而成的氟石膏粉；
所選用堿性摻合料由以下重量份的原料組成:42.5普通硅酸鹽水泥:38份，石灰粉:13份，礦粉:49份；
所選用外加劑由以下重量份的原料組成:硫鋁酸鹽類膨脹劑:18份，萘系減水劑:13份，栗送劑:11份，硫酸鋁激發(fā)劑:38份，引氣劑:8份，羥丙基甲基纖維素保水劑:12份。
[0014]所選用的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑〈20_，粒徑I Omm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。
[0015]所選用的二水石膏為電廠脫硫工藝產(chǎn)出的脫硫石膏，主要成分為CaSO4.2H20，CaSO4.2H20的含量>75%，含水率〈3%。
[0016]—種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.47加水攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速〉100r/min，攪拌時間3m i η?4m i η，即可用栗送輸送料楽到指定區(qū)域。
[0017]經(jīng)檢測，漿體性能:流動度:186mm/m，初凝時間:4.52h，終凝時間:6.37h，終凝時硬化體抗壓強度:3.7MPa，28天硬化體強度:> 25MPa。無分層、泌水、離析現(xiàn)象。
[0018]實施案例2
一種氟石膏基礦井充填材料由以下重量份的原料配備而成: 氟石膏:60份，粉煤灰:17份，堿性摻合料:10份，骨料:18份，外加劑:3份，二水石膏:3份，水料比:0.51;
所述氟石膏為生產(chǎn)氫氟酸產(chǎn)出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7?9后，經(jīng)球磨250目過篩而成的氟石膏粉；
所述的堿性摻合料由以下重量份的原料組成:水泥:42份，石灰粉:11份，礦粉:47份；所述的外加劑由以下重量份的原料組成:硫鋁酸鈣類膨脹劑:20份，聚羧酸減水劑:12份，栗送劑:10份，草酸鈉激發(fā)劑:41份，引氣劑:7份，輕丙基甲基纖維素保水劑:10份。
[0019]所述的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑〈20mm，粒徑I Omm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。
[0020]所述的二水石膏主要成分為CaSO4.2出0，含量>75%，含水率〈3%。
[0021]進一步地，一種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.45-0.53加水攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速>100r/min，攪拌時間3min?4min，S卩可用栗送輸送料楽到指定區(qū)域。
[0022]經(jīng)檢測，漿體性能:流動度:190mm/m，初凝時間:5.3h，終凝時間:7.8h，終凝時硬化體抗壓強度:3.3MPa，28天硬化體強度:> 27MPa。無分層、泌水、離析現(xiàn)象。
[0023]以上實施例中，以氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料反應(yīng)物為主要膠凝材料，骨料顆粒級配選擇恰當，漿體具有良好的流動度，初終凝時間適合栗送作業(yè)需求，栗送時不堵料，作業(yè)流暢，硬化體強度高，是有氟石膏廢渣堆積地礦井充填的良好材料。
[0024]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是由以下重量份數(shù)的原料配備而成: 氟石膏:52?67份，粉煤灰:14?26份，堿性摻合料:8?14份，骨料:14份?26份，外加劑:I?6份，二水石膏:1.4-3.7份，水料比:0.45-0.53； 所述氟石膏為生產(chǎn)氫氟酸產(chǎn)出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7~9后，經(jīng)球磨250目過篩而成的氟石膏粉； 所述的堿性摻合料由以下重量份的原料組成:水泥:35?45份，石灰粉:8?15份，礦粉:37?52份； 所述的外加劑由以下重量份的原料組成:膨脹劑:14?27份，減水劑:11?16份，栗送劑:8?14份，激發(fā)劑:36?48份，引氣劑:5?12份，保水劑:7?13份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑<20mm，粒徑1mm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述膨脹劑為硫鋁酸鹽類膨脹劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述激發(fā)劑為硫酸鹽、重鉻酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種的組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述的二水石膏主要成分為CaS04.2出0，含量>75%，含水率〈3%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.45~0.53加水攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速>1001'/111；[11，攪拌時間3111；[11~4111；[11，即可用栗送輸送料楽到指定區(qū)域。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氟石膏基礦井充填材料，由氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏、水等原材料按一定比例制備而成。本發(fā)明資源綜合利用，以工業(yè)固體副產(chǎn)氟石膏制備礦井充填材料，其流動性、穩(wěn)定性好，耐腐蝕、強度高，改善生態(tài)環(huán)境，是有此廢棄物地區(qū)礦井充填材料的理想選擇。
【IPC分類】E21F15/00, C04B28/14
【公開號】CN105712688
【申請?zhí)枴緾N201610054157
【發(fā)明人】張國輝, 溫海濱, 王慧
【申請人】濟南大學(xué)