[發(fā)明專利]一種膠結(jié)充填料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610040283.1
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105503116A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 尤祎;廖江南;劉福春;李曉蕓
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙有色冶金設計研究院有限公司
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B18/14;C04B22/06
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山充填材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型膠結(jié)充填料。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)濕法磷酸工藝主要以二水法為主，二水法生產(chǎn)磷酸時，其副產(chǎn)物二水磷石膏 (CaSO₄·2H₂O)作為一種膠結(jié)充填材料在礦山充填領(lǐng)域得到了廣泛應用。但采用二水磷石 膏進行膠結(jié)充填時存在如下問題：

(一)充填成本高。由于二水磷石膏膠凝作用小，故在利用其進行膠結(jié)充填時，為保證 固化后充填體3d強度和7d強度滿足采礦要求，普遍需摻入占比高的水泥作為膠凝材料。如 專利CN201310035710公開的一種細粒尾礦充填用的膠凝材料，需摻入15％～40％的貝利特- 硫鋁酸鹽水泥。摻入水泥則使得充填成本大大提高。

(二)固化強度低。為了降低充填成本，某些二水磷石膏充填工藝采用黃磷爐渣用作膠 凝材料，作為水泥等膠結(jié)劑的替代品。雖使得充填成本降低，但固化強度無法滿足采礦要求 (一般3d充填體強度不小于1.5MPa，7d充填體強度不小于2.5MPa)。如專利 CN201210411684公開的一種用于礦山井巷充填的混合物料，需摻入10％～24％的黃磷爐渣替 代水泥用作膠凝材料，其28d固化強度僅為0.72MPa，難以滿足要求。

(三)固化時間長。如專利CN200610031428公開的磷石膏充填于井下采空區(qū)形成固化 充填體的方法，其固化時間長達28天，抗壓強度才能達到1～1.3MPa。專利CN200710193247 公開的磷石膏用于礦山采空區(qū)膠結(jié)充填的方法，雖通過加入水淬鐵(鋼)渣和石灰優(yōu)化水泥 的膠凝作用，但仍需5～8天固化，抗壓強度才能達到1.5MPa，固化時間偏長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服背景技術(shù)中存在的問題，提供一種新型膠結(jié)充填料，該充填料成本極低， 固化時間短，固化強度高，綠色環(huán)保，可用于井下充填。

研究表明，普通硅酸鹽水泥主要成分為硅酸三鈣(3CaO·SiO₂)、硅酸二鈣(2CaO·SiO₂)， 其水化反應后主要生成水化硅酸鈣(3CaO·2SiO₂·3H₂O)凝膠起到膠凝作用，也即普通硅 酸鹽水泥經(jīng)水化反應后才具有膠凝作用。

貴州川恒化工公司在國內(nèi)率先突破半水法濕法磷酸成套技術(shù)，半水磷石膏為該方法生產(chǎn) 磷酸時的副產(chǎn)物，主要成分為CaSO₄·1/2H₂O。能否利用半水磷石膏進行膠結(jié)充填，同時克 服二水磷石膏膠結(jié)充填成本高、固化時間長、固化強度低等問題，本申請人進行了大量研究。

研究表明：結(jié)晶水含量9.5％以內(nèi)的半水磷石膏(CaSO₄·1/2H₂O)遇水后可快速水化， 生成的二水磷石膏(CaSO₄·2H₂O)晶體形成膠凝材料結(jié)構(gòu)骨架，具有優(yōu)良的膠凝性能，可 替代普通硅酸鹽水泥水化反應后生成的水化硅酸鈣凝膠，起到膠凝作用。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種膠結(jié)充填料，包括按下述重量配比 的半水磷石膏、全尾砂和石灰，全尾砂:半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰:半水磷石膏＝1.2％～2.0％， 其中半水磷石膏結(jié)晶水含量在9.5％以內(nèi)。

上述膠結(jié)充填料用水制成充填料漿。優(yōu)選制成質(zhì)量濃度69％～73％的充填料漿。

優(yōu)選的，半水磷石膏結(jié)晶水含量5.3～8.63％，進一步優(yōu)選的，5.3～6.7％。

優(yōu)選的，石灰:半水磷石膏＝1.2％～1.6％。

優(yōu)選的，所述全尾砂為單一反浮選工藝生產(chǎn)磷精礦的副產(chǎn)物。

所述石灰為生石灰或熟石灰。

上述膠結(jié)充填料的制備方法，是將半水磷石膏、全尾砂和石灰按所述配比加水混合并攪 拌均勻。

本發(fā)明具有如下顯著效果：

1)充填成本低。本發(fā)明充分利用半水磷石膏的優(yōu)良膠凝特性，無需摻入水泥、粉煤灰或 黃磷爐渣用作膠凝劑。將選廠產(chǎn)出的全尾砂用作充填骨料，磷化工廠產(chǎn)出的半水磷石膏用作 膠凝材料，摻入極少量的石灰，充填成本極低。