[發明專利]礦山充填用CaO-MgO-SiO2

有效

• 申請號: 202210013003.3
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114455866B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 葉義成;賈晉彭;胡南燕;張光權;王其虎;姚囝;羅斌玉;柯麗華
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B12/02;C04B28/00;C04B28/34
• 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: 張火春

本發明涉及一種礦山充填用CaO?MgO?SiO₂?H₂O膠凝材料及其制備方法。其技術方案是：以60～80wt％的預處理鐵尾礦微粉和20～40wt％的預處理磷尾礦微粉混合，得第一混合料；向第一混合料中加入占第一混合料5～10wt％的硅微粉、1～5wt％的氫氧化鈉和100～200wt％的水，混合，得第二混合料；將第二混合料的pH值調節至11～13，磁力攪拌，得漿料；將漿料固液分離，對分離后的固體冷凍，干燥，在800～1000℃條件下保溫1～3h，隨爐冷卻，粉磨，制得礦山充填用CaO?MgO?SiO₂?H₂O膠凝材料。本發明具有資源化率高、生產成本低和工藝簡單的特點，所制制品的強度符合《有色金屬采礦設計規范》(GB 50771—2012)的規定，充填漿體泌水率低，附加值高。

技術領域

本發明屬于礦山充填用膠凝材料技術領域。尤其涉及一種礦山充填用CaO-MgO-SiO₂-H₂O膠凝材料及其制備方法。

背景技術

鐵尾礦是鐵礦在選礦后排放的不能暫時利用的固體或粉體廢料，是工業固體廢棄物的主要組成部分，其化學成分主要以鐵、硅、鎂、鈣、鋁的氧化物為主；磷尾礦是低品位磷礦石經選礦富集P₂O₅后產生的固體廢棄物。目前鐵尾礦和磷尾礦的堆存量逐年攀升，不僅占用大量土地，而且帶來嚴重的植被破壞、水源污染等環境問題，甚至存在潰壩的風險。因此，鐵尾礦和磷尾礦的資源化利用已引起本領域技術人員的關注。

目前，鐵尾礦的資源化利用主要有以下幾方面：(1)鐵尾礦再選；(2)鐵尾礦井下充填；(3)用作建筑材料；(4)用作土壤改良劑及微量元素肥料；(5)利用鐵尾礦復墾植被等。磷尾礦的資源化利用主要有以下幾方面：(1)磷尾礦再選；(2)磷尾礦井下充填；(3)用作建筑材料；(4)用作土壤改良劑及微量元素肥料；(5)利用磷尾礦復墾植被等。

上述兩種尾礦在資源化利用時因為生產成本高、尾礦資源化利用率低的原因，致使礦山企業采用礦山井下充填的方式，對尾礦進行大幅消耗。礦山井下充填材料包括膠結劑和充填骨料，膠結劑一般為水泥；水泥的充填成本占充填總成本的70％，造成礦山充填成本太高，嚴重影響企業的經濟效益；充填骨料一般為分級尾砂或全尾砂，全尾砂平均粒徑為52μm，分級尾砂的粒徑一般選用＞75μm的粗粒級尾砂，導致篩選后的微粉大量堆積，難以利用；而全尾砂充填時因微粉占比太多，粒徑級配差，需要消耗大量的水泥來保證一定的充填強度，水泥成本的增加，大幅限制了尾礦的減量進程，導致微粉大量堆積。

因此，為解決尾礦微粉堆積問題，降低礦山的充填成本，技術人員進行了深入的研究和技術開發：

如“一種鐵尾礦膠結充填方法”(CN102562148A)的專利技術，該技術將鐵尾砂、固結劑和水混合，攪拌均勻，形成的漿料即為礦山膠結充填材料，強度雖滿足《有色金屬采礦設計規范》(GB 50771—2012)中規定，但充填成本并無明顯降低，且泌水率高，尾砂充當充填骨料，未轉化為高附加值材料，導致尾礦微砂資源化利用率不高。

又如“一種金屬礦全尾砂分級分區膏體充填系統及方法”(CN105317458A)的專利技術，將全尾砂分級為粗、細粒級尾砂，將粗粒級尾砂非膠結充填至采空區較大、強度要求高的采場；細粒級尾砂膠結充填至采空區較小、強度要求低的采場。該技術雖提高了對細粒級尾砂的利用，但是仍需要少量水泥提供早期強度，同時細粒級尾砂只能對小采空區進行充填，限制了尾礦細砂對所有采空區的應用；即該技術雖降低了充填成本，但生產工藝復雜，未能大幅提高對細粒級尾砂的消耗量。

發明內容