[發明專利]用于膠結充填采礦礦山的膠凝材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110123904.X
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN102249611A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 南世卿;高謙;孫愛芝;宋愛東;胡亞軍;高翔;王得志;王琎;武天山;楊云鵬;韓瑞亮
• 申請（專利權）人: 河北鋼鐵集團礦業有限公司;河北鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 曹淑敏

技術領域

本發明涉及一種膠凝材料，尤其是一種用于膠結充填采礦礦山的膠凝材料及其制備方法。

背景技術

充填法采礦已成為控制地質災害、實現無廢開采和高效利用礦產資源的主要采礦方法。充填法采礦將選廠尾砂或廢石，添加一些膠凝材料，采用管道水力輸送到采場，一方面充填采空區，控制采場地壓，限制圍巖變形，將地表沉降控制在允許的范圍內，避免地表塌陷和不均勻沉降破壞農田和毀壞建筑物；另一方面，大量的尾砂廢石充填于空區，減少尾礦庫占用土地，避免尾礦庫垮壩造成泥石流災害，達到保護礦區環境，根治地質災害，實現“一廢治兩害”的資源開發目的。

傳統上，膠結充填礦山普遍采用水泥作為膠凝材料，但基本上是以分級尾砂作為充填骨料，應用全尾砂作為充填骨料的礦山很少。原因是由于超細全尾砂充填料顆粒粒徑很小，且含泥量多，以水泥作為膠凝材料的全尾砂漿充填體強度較低，很難達到礦房底部結構和一步采礦房對充填體的強度要求。

為了提高充填體強度達到設計要求，目前主要采用兩種途徑：

1、采用分級尾砂作為充填材料。采用分級尾砂充填不僅增大尾砂分級成本，而且使尾砂利用率降低。更重要的是從尾砂中脫離出來的細泥仍需輸送到尾礦庫存放，一是仍需征用尾礦庫，增加企業占地；二是細泥尾砂排到尾礦庫，不容易脫水和板結，對尾礦庫的安全構成潛在危害。

2、提高灰砂比。將導致充填水泥用量大幅度提高，增加充填膠結材料成本，降低采礦效益。特別是冀東地區的低品位鐵礦床充填法開采問題尤其突出。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用全尾砂作為骨料且充填體強度高的用于膠結充填采礦礦山的膠凝材料；本發明還提供了其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明由100重量份的A組分與5～35重量份的B組分混合而成：

所述的A組分由下述百分含量的原料組成：80～100%的礦渣粉，0～20%的粉煤灰，和0～10%的水泥熟料或早強水泥；

所述的B組分由下述重量配比組成：100份的石灰和/或石膏、0～10份的增強劑、0～5份的減水劑，以及0～20份的硅酸鈉、碳酸鈉和十二水和硫酸鋁鉀中的任意一種或幾種。

本發明優選的增強劑為三乙醇胺和/或氯化鈣。

本發明優選的減水劑為木鈣和/或萘系高效減水劑。

本發明A組分中優選的礦渣粉為：S95級，比表面積≥400m²/kg，7d活性指數≥75%，28d活性指數≥95%。

本發明A組分中優選的粉煤灰為三級粉煤灰。

本發明A組分中優選的水泥熟料為硅酸鹽水泥熟料：f-CaO≤1.5%，3d抗壓強度≥28.0MPa，28d抗壓強度≥58.0MPa；所述A組分中早強水泥為42.5R早強水泥。

本發明的制備方法為：先將B組分混合，磨粉成粒徑30～80mm粉末；然后與A組分混合均勻即可。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明解決了全尾砂作為骨料時，充填體強度低的問題，適用于超細全尾砂充填法采礦；本發明膠凝材料的充填體強度高，不僅解決了超細全尾砂充填，而且膠砂比低，膠凝材料用量少，有效提高采礦效益，尤其適應于貧鐵礦礦床的充填法開采。

本發明膠凝材料可以用于膠結充填法采礦的礦山，可以實現磁鐵礦及磁鐵礦和紅礦伴生的礦山進行全尾砂充填，具有膠凝充填體強度高，膠砂比小，成本低，材料無毒、安全等特點。以全尾砂為骨料，濃度為68%的條件下，膠砂比為1:5時，以本發明膠凝材料為膠凝劑制備的膠砂體強度達到普通水泥的3倍。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

下述實施例中，選用的礦渣為唐山唐龍公司生產的礦渣粉：S95級，比表面積≥400m²/kg，7d活性指數≥75%，28d活性指數≥95%；冀東水泥廠生產的硅酸鹽水泥熟料：f-CaO≤1.5%，3d抗壓強度≥28.0MPa，28d抗壓強度≥58.0MPa；早強水泥為42.5R早強水泥；粉煤灰為唐山豐潤熱電廠粉煤灰，屬三級粉煤灰。選用的石灰中CaO的含量為69.8%；石膏中????????????????????????????????????????????????含量為80.2%。礦渣和水泥熟料的主要成分如表1所示。

?實施例1：本用于膠結充填采礦礦山的膠凝材料由100重量份的A組分與18重量份的B組分混合而成：

所述的A組分由下述百分含量的原料組成：95%的礦渣粉和5%的水泥熟料；