[發明專利]尾砂膠結材料

無效

• 申請號: 201010129082.1
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101786854A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 潘志華;翟雯亭
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C04B28/36
• 分類號: C04B28/36;E21F15/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及一種早強型礦井尾砂回填用尾砂膠結材料及其制備和應用方法，該尾砂膠結材料特別適用于對回填作業面強度發展速度要求較高的礦山井下開采場合，屬于礦冶和建筑材料技術領域。

背景技術

充填采礦方法是一種用于開采高品位有色金屬、稀、貴金屬及有火災危險和開采技術條件復雜礦床的有效方法。我國目前采用的礦山采空區的處理主要有：采用礦山附近廢礦石直接填埋；或采用選礦尾砂，干法或濕法回填；或采用各種粉狀工業廢渣干法或濕法回填；采用水泥作為膠結材料與尾砂或者粉狀工業廢渣聯合制漿，泵送回填等。在尾砂膠結充填中，礦山應用最多的膠結材料是普通硅酸鹽水泥。利用普通硅酸鹽水泥作為膠結材料最主要的理由是材料容易獲得，產品性能比較穩定，回填作業方便，基本能滿足尾砂回填和開采作業的要求。但是，生產實踐證明，利用硅酸鹽水泥作為尾砂回填膠結材料，在固含量較低的自流輸送尾砂回填作業場合表現出尾砂固化體早期強度發展速度緩慢，強度偏低的缺陷，影響開采施工進度，尤其是在礦山井下開采需要趕進度的時候，難以滿足尾砂固化土早期強度增進率的要求。

中國專利文獻200510044240.2介紹了一種井下充填專用膠結材料的制備方法，具有高水灰比特性，克服了普通硅酸鹽水泥水灰比小的缺陷。但是，原料組分較多，生產使用過程復雜，而且成本昂貴，礦山企業難以承受，未見實際使用。因此，迫切需要開發一種早期強度增進率高，成本低廉的早強型尾砂膠結材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是既要克服普通硅酸鹽水泥作為尾砂膠結材料時所表現出的低水固比和尾砂固化體低早期強度的性能缺陷，同時要克服現有專用膠結材料高成本的缺陷，提供一種早強型的礦井用尾砂膠結材料，本發明的另一目的還提供了上述材料的制備方法和用途。該尾砂膠結材料的特點就是早期強度發展較快，成本適中，對于回填速度要求較高的尾砂回填作業場合，這種新型膠結材的作業就較為明顯。

本發明的技術方案為：一種尾砂膠結材料，其組分及各組分所占的質量百分含量分別為：硫鋁酸鹽水泥20％-60％；礦渣粉15％-55％；無水石膏5-15％；生石灰5-10％。

本發明還提供了上述尾砂膠結材料的方法，其具體步驟為：將硫鋁酸鹽水泥、礦渣粉、無水石膏和生石灰按比例配合混勻，得到尾砂膠結材料。包裝儲存備用或直接使用。

其中優選所述的生石灰和無水石膏經球磨機磨細至80μm方孔篩篩余(質量)為3-8％；優選硫鋁酸鹽水泥為質量符合JC?714-1996《快硬硫鋁酸鹽水泥標準》規定技術指標快硬硫鋁酸鹽水泥；礦渣粉為符合GB/T?18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》規定技術指標的商品礦渣粉；石灰是質量符合JC/T?479-92《生石灰標準》規定技術指標的商品生石灰；石膏為天然無水石膏。

本發明還提供了上述的尾砂膠結材料在礦井尾砂回填中的應用，其特征在于：尾砂、尾砂膠結材料按尾砂膠結材料摻量占尾砂質量的5-20％比例混合，再加適量水，水的加入量控制為尾砂和尾砂膠結材料料漿質量固含量為65-75％，經攪拌機配合攪拌制成質地均勻的尾砂和尾砂膠結材料混合料漿，利用礦井落差通過管道輸送至井下采空區澆鑄。

在尾砂漿體固含量(質量百分數)為65-75％的條件下，將本發明提出的早強型尾砂膠結材料以(占尾砂質量百分數)5-20％的摻量，與鉛鋅尾砂攪拌混勻，空氣中養護1天之后尾砂固化體的強度就可以達到1.0-2.0MPa，尾砂固化體的后期強度能夠持續增長，具有良好的長期力學耐久性。

其中，硫鋁酸鹽水泥在早期與水發生化學反應，生成大量鈣礬石和水化硅酸鈣等水化產物，在自身發生硬化的同時膠結尾砂粒子，有效地保證了尾砂固化體高的早期強度；礦渣粉與石膏和石灰之間發生化學反應，進一步形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，保證了尾砂固化體后期強度的持續增長。硫鋁酸鹽水泥和礦渣粉、石膏、石灰之間存在一個適宜的配合比范圍。

有益效果：

采用本發明的膠結材料用于礦山尾砂回填的優點在于：

1)由于使用了硫鋁酸鹽水泥，使尾砂固化體的早期強度得到了大幅度提高；

2)由于配比中采用了礦渣粉和石灰、石膏，借助于它們之間的后期反應，有效地保證了尾砂固化體的中后期強度的持續增長；

3)由于尾砂固化體早期強度的提高，加快了開采面的作業進度，有利于提高生產效率；或者在相同的強度水平下可以減少膠結材料的使用量，從而提高了尾砂的回填利用率，有利于節省地表尾礦庫的建設投資，避免環境污染。

具體實施方式