[發明專利]井下充填用的膠凝材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310655097.5
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103613294A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 王宗森;蒲道勤
• 申請（專利權）人: 王宗森;蒲道勤
• 主分類號: C04B7/21
• 分類號: C04B7/21;C04B28/14
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，具體而言，涉及井下充填用的膠凝材料及其制備方法。

背景技術

隨著國民經濟的飛速發展，工業發展與環境保護之間的矛盾日益尖銳，當前礦產資源的開發面臨越來越嚴格的國家環保要求，同時我國礦產資源相對匱乏，高效開采和回采已經變得非常必要。井下充填開采是實現綠色環保、高效開采的重要技術。充填開采中應用最廣泛的填充方式是膠結填充。其中，膠結填充所用的材料分為三部分：尾礦等惰性充填材料、膠凝材料和水。以上三部分需要混合使用才能實現充填，其中，膠凝材料起黏結作用。

相關技術中，井下充填所用的膠凝材料大部分以水泥或水泥熟料為主體材料，由于這兩種材料的生產能耗較高，因此，膠凝材料的生產成本也隨之提高。例如，專利申請號為CN201110215876.4的《礦山充填用高爐水淬渣膠凝材料及其制備方法》公開的膠凝材料的主體成分為水泥熟料粉（重量比占35%-40%）。專利申請號為201310035710.3的《一種細粒尾礦充填用的膠凝材料》公開的膠凝材料的主體成分為貝利特-硫鋁酸鹽水泥（重量比占15-40%）。

發明內容

本發明的目的在于提供井下填充用的膠凝材料及其制備方法，以解決上述的問題。

在本發明的實施例中提供了一種井下充填用的膠凝材料，由以下成分組成：按重量計，高爐礦渣65-90份，生石灰10-25份，石膏2-15份，脫硫灰3-10份。

在本發明的實施例中還提供了另一種井下充填用的膠凝材料，由以下成分組成：按重量計，高爐礦渣65-90份，生石灰10-25份，石膏2-15份，脫硫灰3-10份，改性材料；

其中，改性材料為以下中的一種或多種：聚丙烯酰胺0-0.05份，硅酸鈉2-10份，水玻璃2-15份；硅酸鈉的化學式為Na₂SiO₃；水玻璃的化學式為Na₂O(SiO₂)_m，m為2-3。

在本發明的實施例中還提供了以上井下充填用的膠凝材料的制備方法，包括下列步驟：

按重量計，將高爐礦渣65-90份、生石灰10-25份、石膏2-15份和脫硫灰3-10份混合，得到混合料；

將混合料研磨至顆粒的比表面積為400m²/kg-550m²/kg，得到井下充填用的膠凝材料。

在本發明的實施例中還提供了另外一種井下充填用的膠凝材料的制備方法，包括下列步驟：

按重量計，將高爐礦渣65-90份、生石灰10-25份、石膏2-15份和脫硫灰3-10份分別研磨至顆粒的比表面積為400m²/kg-550m²/kg；

將研磨之后的高爐礦渣、生石灰、石膏和脫硫灰混合，得到井下充填用的膠凝材料。

本發明上述實施例的井下填充用的膠凝材料是以高爐礦渣為主體材料，由于高爐礦渣是回收利用的冶煉過程產生的廢渣，即高爐礦渣是工業廢棄物，無需耗能，因此，與主體材料為水泥或水泥熟料的膠凝材料相比，本實施例的膠凝材料生產成本降低。其中，膠凝材料中每個成分的具體作用如下文。

高爐礦渣：其是煉鐵過程產生的廢渣，是一種具有“潛在水硬性”的玻璃體結構材料，其化學組成與水泥熟料相似，當其單獨存在時，基本無水硬性，但受到某些激發作用后，就呈現出水硬性。將高爐礦渣研磨就是對其進行物理激發，在研磨的過程中，高爐礦渣內部的晶體結構會不規則化和產生多相晶型轉變，導致晶格缺陷發生，玻璃體結構破壞、比表面積增大、表面能增加等，從而表現出一定的水硬性，并且研究表明：隨著時間的延長，高爐礦渣的后期強度可以達到甚至超過水泥熟料的強度。

生石灰：生石灰與水反應生成氫氧化鈣，為高爐礦渣的水解提供了強堿性環境和活性鈣離子。在強堿溶液里，高爐礦渣的玻璃體結構容易受到破壞而離解出硅酸根離子，離解出的硅酸根離子能與鈣離子反應生成水化硅酸鈣凝膠，從而產生強度。

脫硫灰和石膏的主要作用是提供生成大量針狀鈣礬石晶體的反應初期所需要的硫酸鈣，針狀鈣礬石晶體在早期水化的膠凝材料中起到“微鋼筋”的作用，是膠凝材料早期強度的重要來源。

附圖說明

圖1示出了本發明的實施例提供的井下充填用的膠凝材料的制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。

實施例一