[發明專利]一種用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料

有效

• 申請號: 201310506531.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103553529A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 鄭娟榮
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

?本發明屬于礦山充填技術領域，具體涉及一種用于增強全尾砂膏體膠結充填材料早期強度的復合摻和料。

背景技術

隨著我國國民經濟持續、高速增長，采礦工業得到快速發展。采礦工業在為國民經濟建設提供原材料的同時也造成了一系列影響自然生態環境和人們社會經濟生活的負面問題，如大量土地受到破壞、大量固體廢料堆放地表占用大面積土地同時長久作為污染源釋放污染物、井下存在大量采空區影響周邊地質穩定等問題，這些問題已成為目前亟待解決的重大環境安全問題。

充填采礦技術主要就是為解決井下大量采空區問題所發展的一種技術，它的技術原理簡單而言就是將地表固體廢棄物經過加工處理重新充填到井下采空區，從而恢復地質結構的穩定性，這種技術具有同時解決地表固體廢棄物堆放和填充地下采空區的優點，也是目前解決井下采空區問題的主要方法。

我國目前充填井下采空區所用物料主要有分級尾砂（將一定細度的顆粒分級出來，送到尾砂庫堆存）低濃度和全尾砂高濃度膠結充填，存在主要缺陷是在井下需要脫水，容易造成二次污染，并且水泥用量大和早期強度低。現有技術中，膠結劑摻量一般在10%~20%之間（占固體總質量），測試時，1d抗壓強度基本測不出甚至尚未凝固，28d時抗壓強度也僅在2~3MPa左右。目前國際上較為先進的全尾砂膠結充填技術中，膠結劑摻量在3%~5%作用，其3d抗壓強度可達0.2~0.5MPa，7d抗壓強度可達0.7~1.0MPa，28d抗壓強度在1.0~2.5MPa之間，但是其1d抗壓強度也基本無法測出。

從采礦工藝要求來看，充填材料的早期強度（1d，3d和7d）越高，越有利于后續工藝處理。因此，針對現有技術中充填材料在井下二次脫水、早期抗壓強度低的缺點，有必要研制一種井下不需脫水、可泵送、水泥用量小、早期抗壓強度高的全尾砂膏體膠結充填材料。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料，通過摻合本發明所提供的早強復合摻和料，充填采空區所用的全尾砂膏體膠結充填材料的可泵性、穩定性有所改善，且1d，3d和7d的抗壓強度可以顯著提高，后期抗壓強度也有所增強。

本發明采用的技術方案如下：

一種用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料，由石膏、石灰、超細石灰石粉混合而成；

所述石膏選自天然石膏、電廠脫硫石膏中的一種，細度為80μm的方孔篩篩余小于10%，含水率小于2%；

所述石灰是生石灰粉（氧化鈣）、消石灰粉（氫氧化鈣）中的一種，細度為80μm的方孔篩篩余小于10%，含水率小于2%；

所述超細石灰石粉，其最大粒徑小于20μm，平均粒徑5~6μm。

所述用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料，各原料組分按質量份數計，石膏：石灰︰超細石灰石粉=10~20：5~10︰85~70，其中最佳配比為，石膏：石灰︰超細石灰石粉==15：7︰78。

所述用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料，在全尾砂膏體膠結充填材料摻量75%~125‰（以總固體質量計），最佳摻入量為100‰。?

?

本發明所提供的用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料可以增加抗壓強度的機理是：石灰的作用主要是加快尾砂細顆粒的凝聚，提高料漿鈣離子飽和濃度，促進膠結劑的凝結硬化速度，從而提高早期強度。石膏為體系中提供硫酸根離子，促進料漿中高硫型硫鋁酸鈣晶體（俗稱鈣礬石）的生產，從而提高早期強度。超細石灰石粉的作用是微集料作用，膠結劑水化產物的成核作用和分散膠結劑的作用；與水泥熟料相比，超細石灰石粉容易加工，可以填充水泥顆粒的空隙，將空隙中水排擠出來，使料漿固體濃度提高，使全尾砂膏體膠結固體更密實、水化產物分布更均勻，從而提高早期強度和后期強度。

本發明與現有技術相比，本發明所提供的早強復合摻和料原料來源廣泛，均為工業廢棄物或普通的天然礦物，成本低，生產工藝簡單，利于工業化生產和推廣；通過添加本發明所提供的早強復合摻和料，全尾砂膏體膠結充填材料的流動性、穩定性得到了改善，早期抗壓強度得到了顯著提高，具有較好的環境效益和經濟效益。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的解釋說明，以便于本領域技術人員更好的理解和實施本發明所提供的技術方案，但下述實施例并非對本發明的具體限制。

實施例1

一種用于全尾砂膏體膠結充填材料的早強復合摻和料，由電廠脫硫石膏、生石灰粉、超細石灰石粉混合而成；