[發明專利]一種磷石膏礦物膠凝劑

無效

• 申請號: 201310341830.6
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103396024A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 姜振勝;盧忠瑜;劉謀春;梅甫定;侯嬌嬌;原航輝;周晶晶
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油化學股份有限公司;湖北大峪口化工有限責任公司;中國地質大學（武漢）
• 主分類號: C04B11/30
• 分類號: C04B11/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

技術領域

本發明涉及一種磷石膏礦物膠凝劑。

背景技術

綠色開采已成為采礦技術發展的必然趨勢。近年來，隨著磷礦資源開發強度的加大，作為磷礦石加工利用后的固體廢棄物—磷石膏的排放量也迅猛增加，除去約10%綜合利用外，絕大部分被建庫堆放，此舉不僅投資大、維護費用高，而且還占用大量寶貴的土地資源。

據不完統計，2010年底，我國磷礦采空區體量多達4.32億m³，磷石膏年排放量多達7.0×10⁶t，居世界第三，兩者同時每年以15%的速度遞增。巨大采空區的存在，已成為重大危險源，嚴重威脅著礦山的安全生產。

磷石膏是一種超細酸性廢料，其主要成分為CaSO₄·2H₂O、P₂O₅、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和CaO等，具有流動性好、不易離析、泌水率低、充填強度較高、自立性好、接頂充分的優點，但不宜單獨充填礦山采空區。尋求合適的礦物膠凝劑來提高磷石膏充填體強度是進行磷石膏固結充填的關鍵技術之一。現有的礦物膠凝材料主要有磨細或風選篩分粉煤灰、磷渣、高爐渣、水淬渣、HAS固化劑、水泥、工業石灰石粉、氫氧化鈉、碳酸鈉、純石灰粉、硅粉、偏高嶺土、煤矸石等。

近年來，國內已進行了較多工業廢渣再利用的研究，CN1037324公開了“作水泥緩凝劑的磷石膏改性方法”，該發明專利申請通過在磷石膏加入一種天然礦物或工業廢渣，經加熱，保溫，冷卻后即可用作水泥生產的緩凝劑。該緩凝劑可以提高水泥的緩凝效果及抗壓強度等物理性質，但是還未用于礦山井下充填中用作混凝土外加劑。CN200710066231.2公開了“磷石膏緩凝高效減水劑的制備方法”，它以磷石膏等工業廢渣為原料，加入改性劑改性處理，低溫干燥，粉細，加入表面活性劑復配，得到磷石膏緩凝高效減水劑。用于水泥混凝土拌合過程，可以使減水率提高，高于國標要求（12%），終凝時間達24h以上，仍保持28d抗壓強度比（120%），可以取代節約水泥5%。

發明內容

本發明的目的是提供一種磷石膏礦物膠凝劑，該礦物膠凝劑可與磷石膏通過合理配比并用于礦山井下充填。

本發明所提供的一種磷石膏礦物膠凝劑，其由磷石膏、粉煤灰、水泥和生石灰組成。

上述的磷石膏礦物膠凝劑中，所述磷石膏、所述粉煤灰、所述水泥與所述生石灰的質量比可為800～1200：334～200：200～140：110～50。

上述的磷石膏礦物膠凝劑中，所述水泥可為325礦渣水泥。

上述的磷石膏礦物膠凝劑中，所述磷石膏、所述粉煤灰、所述325礦渣水泥與所述生石灰的質量比可為1100：200：150：50。

本發明具有如下優點：

（1）本發明磷石膏礦物膠凝劑的早期強度高，后期強度穩定發展；

（2）本發明磷石膏礦物膠凝劑的固化土體耐水性和耐久性好；其軟化系數大于0.85；抗硫酸鹽介質化學侵蝕系數大于1.0；抗凍融循環能力可提高1倍；滲透系數達到10-6～10-8cm/s；

（3）本發明磷石膏礦物膠凝劑的凝結時間可調；

（4）本發明磷石膏礦物膠凝劑本身有微膨脹性，克服了傳統水泥土干縮大、易開裂等問題；

（5）本發明充分利用礦山廢棄物，施工簡便易行。

（6）本發明磷石膏礦物膠凝劑的價格是普通膠凝劑價格的75%左右，大大降低了工業利用的成本。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。

下述實施例所用的磷石膏為湖北大峪口化工有限責任公司低品位大峪口磷礦生產磷酸所排放的磷石膏，基本物理參數如表1中所示；

表1磷石膏基本物理參數測定結果

下述實施例所用的磷石膏、粉煤灰和高爐渣的化學成分，結果見表2。

表2磷石膏、粉煤灰和高爐渣化學成分測定結果