[發明專利]一種尾礦膠結充填材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810721377.4
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN110668739A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 許濤;付毅;王春;黃懷國;巫雨田;鄒南榮;黃麗娟
• 申請（專利權）人: 廈門紫金礦冶技術有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 11350 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種尾礦膠結充填材料及其制備方法，該尾礦膠結充填材料由礦山酸性廢水中和渣、經球磨后的爐渣、激發劑、尾砂和水以45～70∶65～95∶5～15∶830～870∶300～400的質量比組成。本發明充分利用了礦山和冶煉廠現有的廢渣，具有廢渣利用率高、力學性能優異、流動性好的特點。

技術領域

本發明屬于尾礦處理技術領域，具體涉及一種尾礦膠結充填材料及其制備方法。

背景技術

充填開采作為礦山綠色科學開采的重要部分，不僅可以有效緩解或防止圍巖移動與地表塌陷，實現最大程度的礦產資源回收利用，且逐步轉向深部充填開采能預防大規模沖擊礦壓、防治瓦斯積聚或采空區自燃等。國家經濟不景氣尤其是大宗礦產價格低迷時，礦山充填增加的開采成本使不少礦企難以承受，降低充填成本成為礦企能否生存的關鍵。充填成本構成主要有前期基建及設備投入、充填材料和充填過程管理成本等。其中充填材料成本占較大部分，而充填膠凝材料又占材料成本的70％左右(這是以普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料來計算的)。故低成本充填膠凝材料的創新應用會大幅度降低充填成本，利用激發高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰、煅燒煤矸石、赤泥等大宗礦山固廢制備的膠凝材料顯著降低了充填成本，且一定程度上革新了充填技術與工藝。回顧礦山膠結充填發展歷史，膠結材料可劃分為三大類：普通硅酸鹽水泥及復合水泥系、高水及超高水充填材料系、堿激發膠凝材料系。盡管三大材料其中有不少新的種類出現，但在充填界表現出新老材料并用、充填技術相互交織的局面。

普通硅酸鹽水泥是應用最早最普遍的充填膠凝材料，其利用特點與管道輸送方式借鑒于混凝土工程。水泥材料具有性質穩定、生產規模大等優點，在有色礦山、黑色礦山以及煤礦等作為充填膠凝材料得到大規模應用。但水泥作為膠凝材料存在兩大問題：一是對尾砂、沙土等細粒級和含泥量高的材料固結性能差，充填體達到設計強度消耗量大；二是以水泥料漿易離析沁水、水泥流失嚴重。近年來為了克服水泥脫水離析及強度低等難題發展的非常具有前景的膏體充填方法，亦存在水泥耗量大、設備投資高以及管理質量要求嚴格等問題。

高水充填材料最初因其制漿簡易、流動性好、凝結快等特點應用于煤礦巷旁充填，但因其成本相對較高只在黃金礦山小規模應用。隨后開發的超高水充填材料以其高達11∶1的水灰比大幅度減少了材料使用量，降低了材料成本，并在能源等煤礦單位進行了采空區充填推廣。高水膠凝材料的突出優點：料漿配制系統和輸送工藝簡單，不少金屬礦山原來低濃度充填系統稍加改裝即可使用，不需要增加額外設備投入；料漿流動性好、凝結快早期強度高，并且解決了普通水泥充填帶來的離析沁水污染環境、浪費水泥等難題。但高水充填材料同時存在易失水風化，長期穩定性不能保證；生產配料需專門配制與燒制，質量要求及成本較高；料漿配比及混合控制不當易造成不凝現象，這些缺點限制了高水材料在礦山充填中的大規模應用。

在我國堿激發膠凝材料的大規模使用是為了處理大量礦山固體廢棄物，比如高爐礦渣、鋼渣、赤泥、粉煤灰及矸石等。現階段研發并推廣應用的堿激發充填膠凝材料主要粉煤灰、矸石粉活性激發膠固料，赤泥激發膠結料等，這類膠凝材料原料來源非常廣泛、數量巨大。而且對細粒部分寬容性大，在較低的濃度(65％～70％)下料漿不離析分層，且沁水量小，同樣強度要求下用量是水泥的一半。但現在市場上堿激發類膠凝材料沒有標準和規范，種類繁多、性質差別較大，在選擇時應根據充填目的要求和材料性質酌情應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種尾礦膠結充填材料。

本發明的另一目的在于提供上述尾礦膠結充填材料的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種尾礦膠結充填材料，由礦山酸性廢水中和渣、經球磨后的爐渣、激發劑、尾砂和水以45～70∶65～95∶5～15∶830～870∶300～400的質量比組成；其中，