[發明專利]一種全鋰廢料用于采空區膠結充填的方法

有效

• 申請號: 202210360190.2
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114538868B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 陳秋松;王道林;王運敏;張欽禮;齊沖沖;馮巖;陶云波;袁宇航
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08;E21F15/00
• 代理公司: 長沙智勤知識產權代理事務所(普通合伙) 43254
• 代理人: 曾芳琴

本發明提供一種全鋰廢料用于采空區膠結充填的方法，屬于固廢綜合利用及礦山充填技術領域，通過將采掘廢石及鋰輝石尾砂作為充填骨料，生石灰改性后的水淬鋰渣作為膠結劑，以一定比例與清水混合后形成均質充填料漿后，泵送至井下采空區。本發明充分利用了鋰金屬生產全生命周期所產生的工業固廢，用改性鋰渣完全取代水泥的同時，充填料漿輸送性能較好，且由于摻入了部分采掘廢石而使得充填體各齡期強度滿足充填要求，從而在綜合處理工業固廢的同時，為處理井下采空區提供新的思路。

技術領域

本發明涉及固廢綜合利用及礦山充填技術領域，具體涉及一種全鋰廢料用于采空區膠結充填的方法。

背景技術

在金屬鋰生產的全生命周期中，礦石開采帶來的采掘廢石、選礦產生的鋰輝石尾砂及冶煉排出的鋰渣均作為大宗工業固廢難以有效利用。與此同時，鋰輝石回采遺留的采空區又會帶來地表塌陷、井下地壓顯現等一系列亟待解決的難題。目前主要技術方案為以選礦排出的鋰輝石尾砂作為充填骨料，摻入一定量的普通硅酸鹽水泥，拌水形成滿足強度要求的膠結充填體對井下采空區進行治理。該技術方案在一定程度上解決了尾砂的堆存及采空區塌陷問題，但膠結充填體中水泥的摻入大幅增加了礦山運行成本。因此，開發經濟有效的水泥替代品，并達到要求的充填強度是充填領域的瓶頸所在。

目前鋰渣因其潛在的火山灰活性而在混凝土領域得到廣泛應用。例如，公開號為CN108863245A的中國發明專利公開了一種鋰渣混凝土，利用鋰渣作為輔助膠凝材料取代了部分水泥；公開號為CN108609925B的中國發明專利公開了一種堿激發鋰渣和鎳渣泡沫混凝土，利用堿性外加劑對鋰渣及鎳渣的活性進行激發；公開號為CN112374838A的中國發明專利公開了一種鋰渣混凝土及其制備方法，同樣利用外加劑對鋰渣的活性進行激發，進而取代混凝土中的部分水泥用量。針對上述相關技術，發明人認為鋰渣的活性低，自然條件下沒有水化硬化能力，簡單的外加劑難以真正對其活性進行激發，從而導致其在混凝土的摻量較小，無法完全取代水泥。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全鋰廢料用于采空區膠結充填的方法，將改性水淬鋰渣完全替代普通水泥作為膠結劑，鋰輝石尾砂與采掘廢石作為充填骨料，形成均質充填料漿后輸送至井下采空區。在實現采-選-冶全過程鋰廢料綜合利用與井下采空區治理的同時，用改性水淬鋰渣取代了普通硅酸鹽水泥而大幅壓縮了充填成本，進一步拓寬了充填采礦法在鋰礦的應用前景。

為了達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種全鋰廢料用于采空區膠結充填的方法，包括以下步驟：

(1)選取來源于鋰礦選廠的全粒級鋰輝石尾砂，通過濃密設備，形成質量濃度75％以上的鋰輝石尾砂漿體；

(2)將井下采掘過程中產生的500～1000mm的廢石通過提升設備運輸至地面后，利用顎式破碎機將其破碎至10～20mm，再利用球磨機將其粒度研磨至3～5mm以下；

(3)在冶煉廠排出的熔融鋰渣中添加少量生石灰，加水對其進行冷卻，得到CaO改性后的水淬鋰渣，隨后利用棒磨機、振動篩、球磨機依次對水淬鋰渣進行初步破碎、篩分及研磨，即獲得所需細顆粒改性水淬鋰渣；

(4)將步驟(1)所得鋰輝石全尾砂漿體及步驟(2)得到的采掘廢石作為充填骨料，步驟(3)所得細顆粒改性水淬鋰渣作為充填膠結劑，在攪拌桶中以一定比例混合均勻后，加入清水形成一定濃度的均質充填料漿；

(5)通過充填工業泵將上述均質充填料漿輸送至井下采空區。

優選地，所述步驟(4)所述均質充填料漿中各組分的質量份組成為：鋰輝石全尾砂25～30份，采掘廢石10～15份，改性水淬鋰渣12～15份。

優選地，所述步驟(4)中所述均質充填料漿質量濃度為70％～74％，密度為2.55～2.67g/cm³。

優選地，所述步驟(3)中熔融鋰渣與生石灰的質量份組成為：鋰渣10份，生石灰2～5份。