[發明專利]一種用于采空區填充的赤泥基材料

在審

• 申請號: 201711267650.2
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107857547A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 穆滿根
• 申請（專利權）人: 山西工程技術學院
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B18/04;C04B18/08
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 申紹中

技術領域

本發明涉及材料節能環保領域，特別涉及一種用于采空區填充的赤泥基材料。

背景技術

赤泥是制鋁工業從鋁土礦中提煉氧化鋁后，殘留的一種紅色粉泥狀強堿性固體廢料。露天堆放不僅大象占用土地、造成粉塵污染，而且堿性成分和微量有色金屬成為潛在的地下水污染源以及泥石流危險源。每生產1噸氧化鋁，大約附帶產生赤泥0.8-1.5噸。赤泥是一類排放量大、處置成本高、大規模資源化利用難度大、對環境影響嚴重的大宗工業固體廢棄物。

隨著冶煉科技的發展，世界鋁產量也飛速的提高。2000年世界鋁產量為2450萬噸，2009年世界鋁產量已高達3791萬噸。我國鋁產量隨著經濟的發展也不斷增加，1990年我國鋁產量僅為世界的4.49%，2000年鋁產量增加到299萬噸，鋁產量達到世界產量的12.4%，2000年以后我國的鋁生產發展更加迅速，截至2015年我國鋁產量已達4890萬噸，為世界鋁產量的33.88%。

陽煤集團兆豐鋁業公司每年排放赤泥達200多萬噸，累積堆存量已達到1000多萬噸，目前主要采用建庫堆存的方法處置，現有赤泥庫已趨于飽和，急需探討一種能有效、大量消納赤泥的技術途徑。同時高爐冶煉產生大量的礦渣、火力發電廠產生的粉煤灰、脫硫石膏等工業廢棄物，給企業排放增加了成本，嚴重影響了生產和生活環境。

煤礦開采后，在地下留下巨大的空洞區，隨著時間延長，采空區頂板巖層受自身重力發生垮塌，造成地面沉降和塌陷，嚴重危害地面上的建筑物、公路、鐵路及農田，如不處理，嚴重威脅人的生命財產安全。對采空區進行充填處理，充填材料在地下支撐頂板巖層，能夠有效減緩巖層垮落，控制地表沉降和塌陷。目前，采空區充填主要以粉煤灰和水泥為為主，材料用量較大，原材料消耗較多，經濟上較為昂貴。

探索一種煤礦采空區新型填充材料，通過改善填充材料的物理性質，提高充填率，達到填充效果。材料要求流動性好、和易性好，便于施工；強度適合，具備一定的微膨脹特性，同時也要求材料來源廣泛、經濟上成本低廉。因此，發明一種用于采空區填充的赤泥基材料來解決上述問題很有必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于采空區填充的赤泥基材料，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于采空區填充的赤泥基材料，具體制備步驟如下：

步驟一：取材：赤泥、水泥、礦粉、脫硫石膏、外加劑、粉煤灰和水；

步驟二：混合：將赤泥、水泥、礦粉、脫硫石膏、粉煤灰和外加劑按照一定比例混合成固態混合物；

步驟三：加水攪拌：將水按照一定比例添加至固態物中，并且攪拌。

優選的，步驟一中外加劑是以PC聚羧酸為基料，添加了HSC減水激發劑等多種制劑，經科學加工而成的流動性、和易性好，并具有微膨脹性的滿足一定強度要求的新型材料。

優選的，步驟二中其組分及各組分的質量分數為：赤泥所含有的比例占固態混合物50%-65%、水泥所含有的比例占固態混合物5%、礦粉所含有的比例占固態混合物2%、脫硫石膏所含有的比例占固態混合物4%、外加劑所含有的比例占固態混合物2%，其余用粉煤灰補齊。

優選的，步驟三中添加的水與固態混合物比例設置為1:1.1-1:1.3。

優選的，步驟三中攪拌溫度設置為10℃-35℃之間，攪拌環境為防塵環境。

優選的，在保證赤泥、水泥、礦粉摻量不變的情況下，調整脫硫石膏摻量，將所制得的材料盛放在帶有刻度的透明堅硬容器（厚玻璃量筒）中，然后靜置7d，觀察計算材料膨脹了多少。

優選的，調節脫硫石膏含量其組分的質量分數為：脫硫石膏所含有的比例占固態混合物3%-5%。

優選的，材料強度有四類：赤泥所含有的比例占固態混合物50%，強度≥4.0MPa; 赤泥所含有的比例占固態混合物55%，強度≥3.0MPa; 赤泥所含有的比例占固態混合物60%≥2.0MPa; 赤泥所含有的比例占固態混合物65%≥1.5MPa

本發明的技術效果和優點：

1、新型材料能夠滿足采空區充填特性的要求，同時還有效利用了赤泥、粉煤灰等工業大宗等固體廢棄物，實現了資源的循環利用；

2、新型材料具有環保性，符合環保要求，對環境危害較少；

3、能夠有效拓展采空區充填材料的來源，成本低廉，易于推廣。

附圖說明

圖1為本發明材料制備步驟圖。

具體實施方式