[發明專利]一種地下充填膠凝材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011141314.5
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112279605B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 王迎斌;熊光;賀行洋;蘇英;王文娜;李欣懋;李陽;李齊;劉文志;蘇駿
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

一種地下充填膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將40?70份廢玻璃、30?40份礦渣和10?20份鋼渣破碎至平均粒徑為1?15mm，混合均勻，得到固體混合料；將固體混合料中加入水，水與固體混合料的重量比為0.4?0.6，再加入1?2份減水劑進行濕磨，球磨至漿料的平均粒徑為1?5μm，得到液體漿料；將液體漿料中加入水，水與液體漿料的重量比為0.5，再加入3?8份激發劑混合攪拌均勻后，振搗完全，得到地下充填膠凝材料。本發明利用濕磨后漿料呈堿性的特性，且混合漿料中玻璃在完成自激發的同時激發礦渣，充分利用固體廢棄物，提高了固廢利用率，減少了制備成本，節能環保，制備出多功能經濟高效的地下充填膠凝材料，制備工藝簡單，可逐步替代水泥砂漿廣泛運用。

技術領域

本發明涉及膠凝料及其制備方法，尤其涉及一種地下充填膠凝材料及其制備方法與應用。

背景技術

目前，礦山充填主要有干式、水力、膠結等充填方法，其中膠結充填是使用選礦尾砂廢石等廢棄骨料摻入適量膠凝材料，形成具一定強度和整體性的充填體，適用于高品位富礦、礦巖不穩定的礦體和“三下礦體”的開采，是干式、水力充填工藝無法取代的充填工藝。但是，作為該充填法使用的主要膠凝材料是水泥，因此存在用量大、成本高、高濃度輸送性能差等問題。膠凝材料亦稱“膠結料”，是一種經物理、化學作用后，能從漿體變成堅固的石狀體的材料，可膠結其他散粒或塊狀的物料使其成為具有一定機械強度的整體材料。膠凝材料分為水硬性膠凝材料和非水硬性膠凝材料兩大類，水硬性膠凝材料和水成漿后，能在水中和空氣中硬化，保持并繼續發展其強度，如硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等，特別適用于地下或水中的建筑物；非水硬性膠凝材料是一種不能在水中硬化但能在空氣中或其他條件下硬化的膠凝材料。膠凝材料還可分為無機類和有機類兩種，一般常用的有石灰、石膏等。特殊用途的有耐酸膠結料、磷酸鹽膠結料及環氧樹脂膠結料等。氣硬性膠凝材料是非水硬性膠凝材料的一種，和水成漿后只能在空氣中硬化，保持并繼續發展其強度，如石灰、石膏、菱苦土等，用于地上干燥環境中的建筑物。

在我國每年會產生四五千萬噸廢棄玻璃，廢玻璃的完全降解需5000年，對環境會造成極大的傷害。而且玻璃的種類繁多，處理分類需要花費大量的人力物力，所以如何回收與利用廢棄玻璃就成為了我國乃至全世界需要解決的一個問題。普通玻璃的主要成分為SiO₂，能成為輔助膠凝材料。我國每年都會產生大量的廢棄玻璃，未被回收利用的廢棄玻璃直接被掩埋于地下，但玻璃成分穩定且難降解，造成長期的土地資源浪費。大量研究將廢棄玻璃用于制備再生建筑材料，已成為一個將廢棄玻璃變廢為寶的有效途徑。

國家發展規劃中指出，鋼渣的綜合利用率應達86％以上，基本實現“零排放”。然而，我國鋼渣綜合利用的現狀與該規劃相差甚遠，尤其是素有“劣質水泥熟料”之稱的轉爐鋼渣的利用率僅為10％～20％。國內鋼鐵企業產生的鋼渣不能及時處理，致使大量鋼渣占用土地，污染環境。然而鋼渣并非不可用固體廢棄物，其中含有大量的渣鋼、氧化鈣、鐵以及氧化鎂等可利用成分。隨著環保政策的日益嚴厲，鋼渣和鐵礦尾礦的利用問題已經成為各大鋼鐵和礦山企業面臨的重大難題。礦渣是鋼鐵冶煉生產過程中產出的副產品，除部分鋼鐵企業對其進行合理化治理或回收利用之外，仍有大量礦渣被隨處堆放，占用了土地資源，帶來了水土及空氣污染，還有潛在泥石流威脅。我國于2016年頒布并于2018年實行的《中華人民共和國環境保護稅法》提出，將對礦渣類固體廢棄物的排放收繳高額稅費?？梢姡徑夤I固廢排放問題已被國家高度重視。

由此可知，低成本、高強度、易輸送、易生產的新型膠凝材料，以替代或部分替代水泥，減少水泥用量是膠結充填膠凝材料發展新趨勢，礦渣資源化回收利用則是鋼鐵企業發展的迫切需求。目前廢玻璃、鋼渣和礦渣作為我國排放量較多的大宗工業固廢，具有潛在的膠凝活性，利用這些固廢制備膠凝材料具有節能、利廢、環保等特點，成為充填膠凝材料研究的熱點和發展趨勢。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種地下充填膠凝材料的制備方法，能將固體廢棄物玻璃、礦渣、鋼渣聯合處理成膠凝材料，充分利用固體廢棄物，提高了固廢利用率，施工簡單、成本低、節能環保。