一種尾礦膠結(jié)劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種尾礦膠結(jié)劑，由原料干基和水混合而成，其特征在于所述干基按照重量百分比為礦渣5％～12％、粉煤灰1％～5％，爐渣4％～6％，石灰渣3％～6％、水泥熟料％5～20％、工業(yè)副產(chǎn)石膏2％～10％、尾礦砂75％～90％；原料干基和水重量百分比為：原料干基65％～75％，水25～35％。該種尾礦膠結(jié)劑，強(qiáng)度較高；工藝簡單，流動度大，適用于自流充填；充填料漿組分中水泥或水泥熟料較少，尾礦砂的利用率高，生產(chǎn)成本非常低廉；尾礦砂未經(jīng)分級處理，不限于單一尾礦，適用范圍廣，這不僅部分解決了尾礦的堆積和污染問題，還使得其他的工業(yè)廢渣如鋼渣、礦渣和工業(yè)副產(chǎn)石膏得以資源化利用，環(huán)保效果非常顯著。
【專利說明】
一種尾礦膠結(jié)劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于采礦工程和建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一種尾礦膠結(jié)劑及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2011年我國產(chǎn)生尾礦15.8億噸，其中鐵尾礦8.06億噸（51 % )，銅尾礦3.07億噸 (19.4% )，黃金尾礦2.01億噸（12.7% )，而且還在逐年增加，無廢采礦是采礦發(fā)展的必然趨 勢，尤其是能充分利用礦山固體廢棄物的礦山膠結(jié)填充工藝、充填材料。充填采礦法不但能 在復(fù)雜的條件下充分回采礦產(chǎn)資源，而且能夠減少礦山固體廢棄物的排放并保護(hù)地表不受 破壞。
[0003] 采礦工業(yè)在索取資源的同時，形成大量的采空區(qū)，采空區(qū)的失穩(wěn)塌陷或崩塌，使大 量的土地和植被遭受破壞，甚至造成安全事故。同時采礦產(chǎn)生的大量尾礦砂，顆粒極細(xì)，成 分波動大，難以利用，這些得不到利用的尾礦砂堆積成尾礦山，不僅是資源的極大浪費，而 且對環(huán)境造成了極大的污染。采用充填法開采礦床，能夠保護(hù)地表不發(fā)生塌陷，實現(xiàn)采礦工 業(yè)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。而將廉價的礦山廢料尾礦砂大量應(yīng)用于礦山充填，不但提供了礦山 充填料的原料，還解決了礦山工業(yè)廢料污染環(huán)境和占用耕地的問題。
[0004] 目前我國適用于礦山充填的專用水泥還不多見，近期有幾項關(guān)于礦山充填材料的 發(fā)明專利。專利申請?zhí)枮?201010129082.1的"尾砂膠結(jié)材料"的專利文獻(xiàn)中，
【申請人】介紹了 一種尾砂膠結(jié)材料，其組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為:硫鋁酸鹽水泥20%~60%、礦 渣15%~55 %、無水石膏5%~15 %、生石灰5 %~10 %。按照上述配比混合制成的膠結(jié)材 料，加入一定量的尾砂和水?dāng)嚢杈鶆蚴褂?。專利申請?zhí)枮椋?00810137604.5的"一種礦山尾 礦充填用膠結(jié)劑"的專利文獻(xiàn)中，
【申請人】介紹的充填膠結(jié)劑是將高爐水淬渣粉碎至325目 后，按一定比例添加已粉碎至200目的生石灰，并添加一定量的氯化鈣。高爐水淬渣、石灰和 氯化鈣重量比為100:5~30:0.025~0.6。將上述三者按比例混勻即得該膠結(jié)劑。專利申請 號為:201210008744.9的"一種充填采礦法的充填料漿及其制備方法"的專利文獻(xiàn)中，申請 人介紹的充填料漿及其制備方法，由下列材料組成:尾礦、超微粉、水泥和采礦廢渣;所述尾 礦是濃度約為20 %的選礦尾礦，將其濃縮為濃度65%以上的高濃度尾礦;所述超微粉是熱 法制黃磷或其他對磷礦石煅燒后作為廢渣外排的磷渣經(jīng)細(xì)磨為與水泥細(xì)度相當(dāng)?shù)姆垠w，水 泥與超細(xì)微粉共同作為膠結(jié)劑;所述采石廢渣破碎成小于2cm的顆粒。各材料按重量份計的 配方為:水泥:超微粉=〇. 8~0.3:0.2~0.7，砂灰比為4~12，采礦廢渣與尾礦之比不確定， 充填料漿濃度等于或大于70%。專利申請?zhí)枮?201210006550.5的"一種鐵尾礦膠結(jié)充填方 法"的專利文獻(xiàn)中，
【申請人】介紹的主要是一種新型充填方法，分為底層和面層，底層和面層 摻入不同比例的固化劑，共同組成充填體，其使用的固化劑是將礦渣、硅酸鹽水泥熟料、化 工廢石膏、粉煤灰和生石灰先分別進(jìn)行干燥、篩分、破碎成尺寸小于l〇mm的顆粒，然后混合 均勻，自然陳化6小時以上再磨，粉體細(xì)度控制為過0.08mm篩余量小于10 % ;將外加劑先破 碎成粒度小于1_的粉末，再與上述粉體材料混勻為固化劑，其中各組分的質(zhì)量百分比為： 礦渣40 %~62 %、化工廢石膏為3 %~5 %、硅酸鹽水泥熟料20 %~30 %、粉煤灰10 %~ 15%、生石灰3.5%~9.6%、外加劑0.4%~1.5%。
[0005] 上述專利中介紹的充填材料，雖然有些早強(qiáng)較高，有些有特殊針對性，但是膠結(jié)劑 中都摻入了水泥或水泥熟料，且摻量較高，或者也摻入了外加劑，生產(chǎn)成本較高，部分專利 中尾礦砂使用的是分級尾礦，充填材料制備方法也較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種尾礦膠結(jié)劑，由原料干基和水混合而成，其特征在于 所述干基按照重量百分比為礦渣5%~12%、粉煤灰1%~5%，爐渣4%~6%，石灰渣3%~ 6%、水泥熟料％ 5~20%、工業(yè)副產(chǎn)石膏2 %~10 %、尾礦砂75 %~90 % ;原料干基和水重量 百分比為：原料干基65 %~75%，水25~35 %。
[0007] 在某些實施方式中，所述的尾礦膠結(jié)劑中還包括膨潤土、多元醇和早強(qiáng)劑。
[0008] 在某些實施方式中，所述多元醇包括三乙醇胺、乙二醇和丙三醇；其中，三乙醇胺 在尾礦膠結(jié)劑中的重量百分比為1.56%，乙二醇在尾礦膠結(jié)劑中的重量百分比為0.34%， 丙三醇在尾礦膠結(jié)劑中的重量百分比為〇.1〇%。
[0009] 在某些實施方式中，所述的尾礦膠結(jié)劑中還包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸鈉或者芒 硝，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 15%的工業(yè)鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %的片堿、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的木鈣和質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為〇. 1 %的朽1檬酸。
[0010] 在某些實施方式中，所述的鋼渣為鋼鐵廠煉鋼工業(yè)廢渣，其主要化學(xué)成分有二氧 化硅、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳、氧化鐵。
[0011] 在某些實施方式中，所述的礦渣為鋼鐵廠高爐水淬礦渣，其主要的化學(xué)成分有二 氧化娃、三氧化二鋁、氧化媽、氧化鎂、氧化猛、氧化鐵。
[0012] 在某些實施方式中，所述的工業(yè)副產(chǎn)石膏可以是磷石膏、脫硫石膏或氟石膏的任 意一種或其按任意配比的混合物;其主要成分為二水石膏的含水粉狀物料。
[0013] 在某些實施方式中，所述的尾礦砂為金屬或非金屬尾礦砂，選自銅尾礦砂、鐵尾礦 砂、硫鐵尾礦砂、金尾礦砂和鉛鋅尾礦砂中的任意一種。
[0014] 在某些實施方式中，各尾礦砂粒徑小于2mm，包括未經(jīng)分級或其他細(xì)分處理的尾礦 砂。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種尾礦膠結(jié)劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟：
[0016] 1)烘干:分別將礦渣、石灰渣、工業(yè)副產(chǎn)石膏烘干備用；
[0017] 2)粉磨：分別將已烘干的礦渣、石灰渣、工業(yè)副產(chǎn)石膏分別粉磨至:礦渣粉比表面 積大于380m2/Kg，鋼渣粉比表面積大于380m2/Kg，工業(yè)副產(chǎn)石膏比表面積大于380m 2/Kg;
[0018] 3)混料:按照原料干基的各組分重量百分比例配合混勻，加水調(diào)至料漿所需質(zhì)量 濃度，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌制成礦山充填膠結(jié)料漿。
[0019] 在某些實施方式中，步驟2)中將已經(jīng)烘干的礦渣、石灰渣和工業(yè)副產(chǎn)石膏配料混 合之后一起磨至比表面積大于380m2/Kg制成膠凝料，再用來與尾礦砂配料。
[0020] 本發(fā)明提供的尾礦膠結(jié)劑優(yōu)點在于：
[0021 ]本發(fā)明的有益效果是:強(qiáng)度較高;工藝簡單，流動度大，適用于自流充填;充填料漿 組分中水泥或水泥熟料較少，尾礦砂的利用率高，生產(chǎn)成本非常低廉;尾礦砂未經(jīng)分級處 理，不限于單一尾礦，適用范圍廣，這不僅部分解決了尾礦的堆積和污染問題，還使得其他 的工業(yè)廢渣如鋼渣、礦渣和工業(yè)副產(chǎn)石膏得以資源化利用，環(huán)保效果非常顯著。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例的方式對本發(fā)明的權(quán)利要求做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，在下面的 描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。
[0023] 但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。 [0024] 實施例1:
[0025]礦渣粉來自內(nèi)蒙古包頭市鋼鐵有限公司，測定渤氏比表面積為445m2/Kg;工業(yè)副 產(chǎn)石膏，選取磷石膏，來自安徽銅陵化工集團(tuán)，烘干后粉磨至比表面積為456m2/Kg;尾礦砂 選取銅尾礦砂，呼各琦蘇木西部銅礦，顆粒粒徑小于2_，未經(jīng)分級或其他處理。
[0026] 粉煤灰來自內(nèi)蒙古巴彥淖爾市陜壩電廠;爐渣來自內(nèi)蒙古烏拉特后旗紫金礦業(yè)有 限公司。
[0027] 將準(zhǔn)備好的各原料按照表1的配比混合配料，加水后用攪拌機(jī)將其攪拌均勻制成 料漿(見表1中的"質(zhì)量濃度"），參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》，采用 "微型坍落度儀法"測定料漿的流動度值，再將制成的料漿注入40mm X 40mm X 160mm的三聯(lián) 試模中，放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)（溫度為20°C和濕度為90% )養(yǎng)護(hù)3天脫模，脫模后的試塊放入20°C
[0028] 的水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，然后分別測定其各齡期的強(qiáng)度。
[0029] 表1尾礦膠結(jié)劑的配比及其各齡期強(qiáng)度結(jié)果。尾礦膠結(jié)劑中包括重量百分比為 1.56 %的三乙醇胺，重量百分比為0.34 %的乙二醇，重量百分比為0.10 %的丙三醇。
[0030] 同時還含有，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的硫酸鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15 %的工業(yè)鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 〇. 5 %的片堿、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4 %的木|丐和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %的朽1檬酸。

[0033] 本實施例中所用的礦渣粉、石灰渣、爐渣、粉煤灰和工業(yè)副產(chǎn)石膏都與實施例1中 相同。不同的是將實施例1中的銅礦尾砂分別用鐵尾礦砂、硫鐵尾礦砂、金尾礦砂和鉛鋅尾 礦砂替換，各尾礦砂粒徑小于2_，都未經(jīng)分級或其他處理。
[0034] 將準(zhǔn)備好的各原料按照表2的配比混合配料，加水后用攪拌機(jī)將其攪拌均勻制成 料漿，參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勾質(zhì)性試驗方法》，采用"微型坍落度儀法"測定 料漿的流動度值，再將制成的料漿注入40mm X 40mm X 160mm的三聯(lián)試模中，放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi) (溫度為20°C和濕度為90%)養(yǎng)護(hù)3天脫模，脫模后的試塊放入20°C的水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，然后分 別測定其各齡期的強(qiáng)度。
[0035] 表2不同尾礦砂實驗
[0037] 實施例3
[0038] 本實施例中所用的礦渣粉、石灰渣粉和尾礦砂與實施例1相同。
[0039] 不同的是將實施例1中所用的磷石膏分別用脫硫石膏和氟石膏替換。將脫硫石膏 粉磨后測定比表面積為380m2/Kg;將氟石膏粉磨后測定比表面積為380m 2/Kg。
[0040] 將準(zhǔn)備好的各原料按照表3的配比混合配料，加水后用攪拌機(jī)將其攪拌均勻制成 料漿，參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勾質(zhì)性試驗方法》，采用"微型坍落度儀法"測定 料漿的流動度值，再將制成的料漿注入40mm X 40mm X 160mm的三聯(lián)試模中，放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi) (溫度為20°C和濕度為90%)養(yǎng)護(hù)3天脫模，脫模后的試塊放入20°C的水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，然后
[0041] 分別測定其各齡期的強(qiáng)度。
[0042] 表3不同工業(yè)副產(chǎn)石膏實驗
【主權(quán)項】
1. 一種尾礦膠結(jié)劑，由原料干基和水混合而成，其特征在于所述干基按照重量百分比 為礦渣5 %~12 %、粉煤灰1 %~5 %，爐渣4 %~6 %，石灰渣3 %~6 %、水泥熟料％ 5~20 %、 工業(yè)副產(chǎn)石膏2%~10%、尾礦砂75%~90%;原料干基和水重量百分比為：原料干基65% ~75%，水25~35%。2. 如權(quán)利要求1所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于:所述的尾礦膠結(jié)劑中還包括膨脹珍珠 巖、多元醇和早強(qiáng)劑。3. 如權(quán)利要求2所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于：所述多元醇包括三乙醇胺、乙二醇和 丙三醇;其中，三乙醇胺在尾礦膠結(jié)劑中的重量百分比為1.56%，乙二醇在尾礦膠結(jié)劑中的 重量百分比為0.34%，丙三醇在尾礦膠結(jié)劑中的重量百分比為0.10%。4. 如權(quán)利要求1所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于:所述的尾礦膠結(jié)劑中還包括質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為20 %的硫酸鈉或者芒硝，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的工業(yè)鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的片堿、質(zhì)量分 數(shù)為〇. 4%的木鈣和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %的檸檬酸。5. 如權(quán)利要求1所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于:所述的礦渣為鋼鐵廠高爐水淬礦渣， 其主要的化學(xué)成分有二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳、氧化鐵。6. 如權(quán)利要求1所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于:所述的工業(yè)副產(chǎn)石膏可以是磷石膏、 脫硫石膏或氟石膏的任意一種或其按任意配比的混合物;其主要成分為二水石膏的含水粉 狀物料。7. 如權(quán)利要求1所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于：所述的尾礦砂為金屬或非金屬尾礦 砂，選自銅尾礦砂、鐵尾礦砂、硫鐵尾礦砂、金尾礦砂和鉛鋅尾礦砂中的任意一種。8. 如權(quán)利要求5所述的尾礦膠結(jié)劑，其特征在于:各尾礦砂粒徑小于2mm，包括未經(jīng)分級 或其他細(xì)分處理的尾礦砂。9. 如權(quán)利要求1或7所述的尾礦膠結(jié)劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟： 1) 烘干:分別將礦渣、石灰渣、工業(yè)副產(chǎn)石膏烘干備用； 2) 粉磨：分別將已烘干的礦渣、石灰渣、工業(yè)副產(chǎn)石膏分別粉磨至：礦渣粉比表面積大 于380m2/Kg，鋼渣粉比表面積大于380m 2/Kg，工業(yè)副產(chǎn)石膏比表面積大于380m2/Kg; 3) 混料:按照原料干基的各組分重量百分比例配合混勻，加水調(diào)至料漿所需質(zhì)量濃度， 經(jīng)攪拌機(jī)攪拌制成礦山充填膠結(jié)料漿。10. 如權(quán)利要求9所述的尾礦膠結(jié)劑的制備方法，其特征在于：步驟2)中將已經(jīng)烘干的 礦渣、石灰渣和工業(yè)副產(chǎn)石膏配料混合之后一起磨至比表面積大于380m 2/Kg制成膠凝料， 再用來與尾礦砂配料。
【文檔編號】C04B28/14GK106045443SQ201610378285
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】賈志奎
【申請人】賈志奎, 烏后旗祺祥工貿(mào)有限公司