[發(fā)明專利]提高充填接頂率的磷石膏基膠凝材料優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111191387B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 黃篤學;郭斌;楊曉炳;溫震江;閆滿志;路燕澤;李勝輝;尹升華;陳彥亭;胡亞軍;高謙;涂光富;高玉倩;謝廣峰
• 申請（專利權(quán)）人: 河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司;北京科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C04B28/14;G01N33/00;G01N3/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 趙紅強

本發(fā)明公開了一種提高充填接頂率的磷石膏基膠凝材料的優(yōu)化方法，該方法在充填骨料中加入不同配比的磷石膏粉體和激發(fā)劑，制成不同配比的膠結(jié)充填體材料；所述不同配比的膠結(jié)充填體材料開展膠結(jié)充填體強度試驗和充填體膨脹率測試，獲得不同配比膠結(jié)充填體材料的膠結(jié)充填體強度和膨脹率的測試數(shù)據(jù)；采用二次多項式對上述膠結(jié)充填體強度和膨脹率的測試數(shù)據(jù)進行逐步回歸分析；以膠結(jié)充填體3d強度為優(yōu)化目標，以28d充填體膨脹率為約束條件，建立所述膠凝材料的配比優(yōu)化模型；求解上述優(yōu)化模型，即可得到所述磷石膏基膠凝材料在充填料漿中的優(yōu)化配比。本設計方法可以實現(xiàn)磷石膏低成本和高值資源化利用；可將磷石膏在充填采礦中實現(xiàn)低成本和高值利用。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于充填采礦技術(shù)領域，尤其是一種提高充填接頂率的磷石膏基膠凝材料優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展以及對資源持續(xù)開發(fā)，高品位和條件好的資源日趨枯竭，面臨更多埋藏深、地壓大以及富水等難采礦體開采。為安全環(huán)保和綠色開采，充填采礦法是首要選擇。尤其對于軟弱破碎圍巖的復雜難采礦體，需要在充填體假頂下保護才可實現(xiàn)安全作業(yè)，因此下向分層充填采礦法是唯一選擇。該種充填采礦法回采工藝復雜，生產(chǎn)能力低，采礦成本高。為了提高生產(chǎn)能力，對充填體早期強度要求高，采礦經(jīng)濟效益更差，企業(yè)面臨巨大壓力。

磷石膏中有害的礦物成分致使其活性低、膠凝性差，同時體積不安定性，導致磷石膏利用率不足5%。探索磷石膏資源化利用途徑刻不容緩。利用磷石膏開發(fā)充填膠凝材料，不僅可以降低充填成本，而且還能夠提高磷石膏固廢資源利用率。尤其磷石膏不安定性，還可降低充填體沉縮率，提高充填采場接頂率。但研究表明，磷石膏不安定性導致強度劣化，是磷石膏利用面臨的主要問題之一。由此可見，提高磷石膏早期強度以及控制體積膨脹的強度劣化問題，是磷石膏固廢資源化利用的關鍵技術(shù)。

中國發(fā)明專利CN106478041A公開了一種早強型磷石膏基膠凝材料制備方法；該發(fā)明對磷石膏經(jīng)干燥粉碎過篩后與氨水混合研磨，再用硫酸溶液等酸處理，靜置除雜后經(jīng)球磨、過濾、干燥、鍛燒，制得預處理磷石膏，最后將其與高爐礦渣、硅酸鹽水泥、聚合鋁等物質(zhì)混合，由此制得早強型磷石膏基膠凝材料。CN106630711B發(fā)明了一種采用磷石膏制備改性磷石膏膠凝材料的方法；通過對磷石膏進行洗滌、靜置后再加入PAM除去懸浮物，最后沉淀脫水烘干，并粉碎球磨成熟磷石膏粉；然后與磷尾渣和混合得到改性磷石膏，并加入添加劑得到改性磷石膏膠凝材料，由此提高其強度和去除不安定性。CN108002724A公開了一種兩步鍛燒制備磷石膏基膠凝材料的方法；通過對磷石膏水洗、酸洗處理，實現(xiàn)對磷石膏深度凈化，避免雜質(zhì)對磷石膏鍛燒產(chǎn)生影響；然后與粉煤灰、活性炭混合研磨，經(jīng)快燒脫水、還原氣下高溫燒結(jié)的兩段式鍛燒，得到磷石膏基膠凝材料。

中國專利申請CN104211313A公開了一種磷石膏基膠凝材料及在礦山尾礦充填中的應用；首先將磷石膏、赤泥、磷渣、熟料分別磨細至800m²/kg、700m²/kg、300m²/kg、300m²/kg以上，然后混合后添加激發(fā)劑可提高充填體早期強度。這種處理在一定程度上可提高其早期強度，但效果顯著性無可靠依據(jù)，難以滿足下向分層充填法采礦早強要求。CN108191365A公開了一種應用磷石膏材料膠結(jié)充填金屬礦山的方法，將磷石膏作為一種充填膠凝材料，公開了在充填礦山應用的充填工藝，既未考慮磷石膏基膠凝材料強度，也未涉及料漿管輸特性。

綜上可見，目前利用磷石膏制備早強膠凝材料的方法，需要采用多道處理工藝，添加多種外加劑和混合料進行研磨或煅燒來去除其雜質(zhì)，由此提高膠凝材料早期強度以及解決體積的不安定性。顯然，這些處理工藝與方法，不僅增大膠凝材料生產(chǎn)成本，而且混合研磨與煅燒等一系列處理工藝還污染環(huán)境，不利于磷石膏低成本和規(guī)模化利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種提高充填接頂率的磷石膏基膠凝材料優(yōu)化方法。