[發明專利]含電爐還原渣的膠結充填材料及其應用

在審

• 申請號: 202111350452.9
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114262201A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 張思奇;滕國翔;趙彤;李佳;楊慧芬;倪文;姚俊
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;中國地質大學（北京）
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B7/21
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 史晶晶

本發明涉及一種含電爐還原渣的膠結充填材料及其應用。一種含電爐還原渣的膠結充填材料，所述膠結充填材料是主要由膠凝材料和鉛鋅尾砂與水混合后而成的漿料；其中，所述膠凝材料和鉛鋅尾砂的質量比為1:2?1:12；所述膠凝材料包括以下原料：以重量百分比計，電爐還原渣10?60％，轉爐渣20?50％，礦渣10?60％，脫硫石膏10?40％。本發明利用電爐還原渣與其他原料的協同作用能夠顯著提高早期強度，同時完全凝結后也具有較高的強度；當該材料用于礦區填充時具有突出優勢，能加快采礦進度。

技術領域

本發明涉及采礦技術領域，特別涉及一種含電爐還原渣的膠結充填材料及其應用。

背景技術

在采礦工業中，為了達到安全、環保和充分回收不可再生資源的目標，要求采空區被及時有效充填，通過充填體對圍巖提供整體支護，控制地壓活動，為回采礦石提供工作面。因此，充填采礦法正越來越受到國內外采礦界的重視和推廣。

膠結充填是充填采礦法的核心，膠結充填法中，一般以碎石、河砂、尾砂或戈壁集料為骨料(間或摻入塊石)，將其與水泥或石灰類膠結材料經拌和形成漿體或膏體，以管道泵送或重力自流方式輸送到充填區充填。與水砂充填相比，膠結充填的充填料強度大，充填速度快，充填量大，工藝簡單。隨著材料科學的發展，目前膠結材料類型很多樣，已發展了例如尾砂膠結充填、塊石膠結充填、膏體泵送充填等包含多種膠結材料的充填方法。

為了更好的體現可持續發展的理念，用工業固體廢物替代水泥處理危險廢物已經成為新的發展趨勢。當前冶金和煤電等行業產生大量固體廢棄物，這些固體廢棄物在化學和物相組成方面具有制備膠凝材料的潛力，可以代替傳統的膠凝材料，被開發為新型環保、低碳、低能耗的膠結充填材料。

將冶金廢物用于膠結充填技術既可以降低充填成本，又有利于廢物的處理和利用。然而，由于其所使用的冶金固廢材料在使用的過程中需要一定的激發時間或者其材料的潛在水化活性無法得到徹底激發，其膠凝性和環境影響有待于進一步提升，以上特性導致其組成的充填材料表現為早期強度的不足，這嚴重影響了礦山的生產進度，制約著固廢基膠凝材料在礦山制備膠結充填材料的使用和發展。

因此，需要開發一種早期強度高的充填材料。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種含電爐還原渣的膠結充填材料及其應用，該材料利用電爐還原渣與其他原料(轉爐渣、礦渣、脫硫石膏)的協同作用能夠顯著提高早期強度，同時完全凝結后也具有較高的強度；當該材料用于礦區填充時具有突出優勢，能加快采礦進度。

為了實現以上目的，本發明提供了以下技術方案：

一種含電爐還原渣的膠結充填材料，所述膠結充填材料是主要由膠凝材料和鉛鋅尾砂與水混合后而成的漿料；

其中，所述膠凝材料和鉛鋅尾砂的質量比為1:2-1:12；

所述膠凝材料包括以下原料：以重量百分比計，電爐還原渣10-60％，轉爐渣20-50％，礦渣10-60％，脫硫石膏10-40％。

本發明以電爐還原渣為改進早強的主要功能成分，利用其與轉爐渣、礦渣、脫硫石膏的協同配合，將自身的水化活性充分激發出來，再輔以鉛鋅尾砂，以此提高了整體組合材料的早期強度。

經試驗檢測，上述材料在3d甚至某些1d抗壓強度可滿足充填采空區的抗壓強度(1Mpa)，完全滿足采礦充填的要求。

在以上基礎上，各成分的比例及組成還可以進一步改進，以提高充填材料的流動性、固化速率，或者進一步改善早強等，具體如下。

優選地，所述膠凝材料和鉛鋅尾砂的質量比為1:2-1:4。

優選地，所述膠凝材料包括以下原料：以重量百分比計，電爐還原渣10-50％，轉爐渣20-50％，礦渣10-30％，脫硫石膏10-30％。