[發(fā)明專利]一種具有微膨脹效應(yīng)的礦山充填用膠凝材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210466307.1
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102924005A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪文;張靜文;胡文
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/30
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 于永進(jìn)

?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保和礦山充填領(lǐng)域，提供了一種利用鋼渣、水淬高爐礦渣等工業(yè)廢渣為主要原料完全替代水泥生產(chǎn)具有微膨脹效應(yīng)的礦山膠結(jié)充填膠凝材料的方法。

背景技術(shù)

隨著高濃度膠結(jié)充填工藝的進(jìn)一步完善和膏體充填工藝、高水充填技術(shù)的發(fā)展，以全尾砂或全尾砂為主的各類膏體充填料或高濃度的充填料在礦山充填中得到廣泛應(yīng)用。目前膠結(jié)充填的膠結(jié)劑仍以水泥為主，其消耗量大，成本高是困擾礦山的一大難題，或是用水淬高爐礦渣、粉煤灰、赤泥等代替部分水泥做膠結(jié)劑，但由于其充填體強(qiáng)度低并不能完全替代水泥。而且由于混凝土的泌水和收縮性的原因，還容易存在接頂不良的缺陷。

如公開號CN1186899中提供的一種礦山充填膠結(jié)劑，是以赤泥和石灰為基本組成，并可在此基礎(chǔ)上添加粉煤灰，礦渣或（和）石膏。利用該膠結(jié)劑進(jìn)行充填施工工藝簡單，能耗低，成本低，強(qiáng)度高，保水性好。不足是由于赤泥為氧化鋁廠的廢料，只能在氧化鋁廠附近的礦山使用，受地域限制。

公開號CN101781111A中利用經(jīng)水急冷處理的煉鐵水淬渣75～85％、激化劑15～22％、增強(qiáng)劑0～5％，按比例配料粉磨完全替代水泥作為膠結(jié)材料，其75%濃度，灰砂比1：4條件下，28天抗壓強(qiáng)度最高為7.02MPa，不能適應(yīng)所有礦山對充填體強(qiáng)度的要求。

而鋼渣和礦渣作為冶金工業(yè)的主要廢渣，一直以來都是固體廢棄物資源化研究的重點(diǎn)對象。我國每年的鋼渣排放量達(dá)1900萬噸，現(xiàn)有堆積量超過3億噸。現(xiàn)今鋼渣的生產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的10%-25%，伴隨鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋼渣的排放量也會(huì)不斷增加。極低的利用率造成鋼渣大量堆積，占用良田，污染環(huán)境，而且降低了鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是在不用水泥或水泥熟料的前提下，利用鋼渣摻與適量礦渣粉和少量脫硫石膏作為激發(fā)劑，經(jīng)混合完全替代水泥作為礦山充填用膠凝材料，使用這種膠凝材料與大量尾礦和適量水充入礦山井下生成的硬化體具有較高的強(qiáng)度、微膨脹性和良好的流動(dòng)性。

技術(shù)方案如下：

1.?經(jīng)破碎機(jī)破碎后的鋼渣、礦渣、石膏分別粉磨至比表面積400－800?m²/Kg，?400－1000?m²/Kg和200-500?m²/Kg；

2.?按照鋼渣30%－80%，礦渣15%－60%，石膏5%-15%，外加聚羧酸系或萘系減水劑0.5%－1%的配比混合制成礦山充填用膠凝材料。所述成分百分比為重量百分比。

鋼渣中含有與硅酸鹽水泥熟料相似的硅酸二鈣和硅酸三鈣，是水泥的良好替代品。但是，鋼渣中含有游離氧化鈣（f-CaO）是導(dǎo)致鋼渣礦渣水泥體積安定性不良的主要因素。本發(fā)明利用鋼渣摻與適量礦渣粉和少量脫硫石膏作為激發(fā)劑，經(jīng)混合制成的水硬性膠凝材料，在激發(fā)劑和水化介質(zhì)的作用下進(jìn)行反應(yīng)，生成的硬化體具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，完全替代水泥作為膠結(jié)劑，同時(shí)加入大量的尾礦作為骨料制備鋼渣-礦渣系全尾砂礦山充填料。這種充填料具有微膨脹性、良好的流動(dòng)性，28天抗壓強(qiáng)度最高能達(dá)到14.3MPa，能夠滿足礦山充填、接頂對抗壓強(qiáng)度的性能要求。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種具有微膨脹效應(yīng)的礦山充填材料，其原料組成及重量百分比為：

鋼渣：70%??比表面積：590m²/kg

礦渣：20%?比表面積：520m²/kg

脫硫石膏：10%

外加萘系減水劑：0.5%

下表為按膠凝材料與尾礦1：4的比例，加水?dāng)嚢杌旌现?5%的濃度時(shí)制成的充填料，其流動(dòng)性，抗壓強(qiáng)度及微膨脹性的結(jié)果。充填材料的微膨脹性利用混凝土收縮膨脹儀進(jìn)行測試，流動(dòng)性按照GB80－85《混凝土拌和物試驗(yàn)方法》進(jìn)行坍落筒法測定其擴(kuò)展度。

?

實(shí)施例2：

一種具有微膨脹效應(yīng)的礦山充填材料，其原料組成及重量百分比為：

鋼渣：63%??比表面積：590m²/kg

礦渣：25%??比表面積：520m²/kg

脫硫石膏：12%

外加萘系減水劑：0.5%

下表為按膠凝材料與尾礦1：4的比例，加水?dāng)嚢杌旌现?5%的濃度時(shí)制成的充填料，其流動(dòng)性，抗壓強(qiáng)度及微膨脹性的結(jié)果。

?

實(shí)施例3：

一種具有微膨脹效應(yīng)的礦山充填材料，其原料組成及重量百分比為：