含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿山采空区的胶结充填方法技术

本发明专利技术公开了一种含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿山采空区的胶结充填方法，其中含硫尾砂固化剂由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥0.03～0.1份，活性矿物掺合料0.70～0.85份，碱金属的硫酸盐和/或碱土金属的硫酸盐0.10～0.15份，活性激发剂0.03～0.05份，碱金属的氢氧化物和/或碱土金属的氢氧化物0～0.03份；该含硫尾砂固化剂提高了含硫尾砂胶结充填体的早期强度，并确保了后期的稳定性，实现了矿山采空区的快速充填固化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采矿领域，具体涉及一种含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿山采空区的胶结充填方法。
技术介绍
矿山企业在选矿完成后，多以泥浆形式外排选矿时产生的废弃矿渣，这些废弃矿渣经日积月累形成尾矿库，尾矿库不仅占地面积大，而且极具安全隐患。充填采矿法是随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的一种采矿方法，而以尾矿作为充填料应用在充填采矿中可较为合理有效的利用尾矿。在进行充填时，将水泥等胶凝材料和尾砂等配制成浆状胶结物料，用管道借水力或机械输送至采场，该浆状胶结物料凝固后形成一定强度和体积稳定的固化体，从而实现对采空区的充填。通过以普通硅酸盐水泥为胶凝材料固化含硫尾砂来进行充填采矿时，固相体积增大1倍以上，并且固相体积在一定时期内持续增大，由此带来的体积膨胀对已有充填体结构产生破坏，充填体后期强度降低，耐久性得不到保障。而且随着采矿工艺发展，全尾砂中细颗粒含量越来越高，无疑增加了全尾砂胶结固化的难度和成本，使用一般硅酸盐水泥无论在技术性能还是经济成本上均难以满足矿山要求。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿山采空区的胶结充填方法，解决了普通硅酸盐水泥固化含硫尾砂时出现充填体体积膨胀和后期强度降低的问题，提高了含硫尾砂胶结充填体的早期强度，并确保了后期的稳定性。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种含硫尾砂固化剂，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥0.03～0.1份，活性矿物掺合料0.70～0.85份，碱金属的硫酸盐和/或碱土金属的硫酸盐0.10～0.15份，活性激发剂0.03～0.05份，碱金属的氢氧化物和/或碱土金属的氢氧化物0～0.03份。作为优选，所述活性矿物掺合料选自粒化高炉矿渣、固硫灰渣、粉煤灰、转炉钢渣和天然火山灰中的至少一种。作为优选，所述碱金属的硫酸盐为硫酸钾和硫酸钠中的一种或两种，所述碱土金属的硫酸盐为硫酸钙。作为优选，所述活性激发剂选自氯化钙、氯化钠、亚硝酸钙和亚硝酸钠中的至少一种。作为优选，所述碱金属的氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种，所述碱土金属的氢氧化物为氢氧化钙。作为优选，所述粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为350～700m2/kg；所述固硫灰渣的勃氏比表面积为350～500m2/kg。作为优选，所述粉煤灰的勃氏比表面积为400～700m2/kg；所述转炉钢渣的勃氏比表面积为400～700m2/kg；所述天然火山灰的细度不低于200目。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种含硫尾砂胶结充填料，由以下组分组成：含硫尾砂砂体、含硫尾砂固化剂和水；所述含硫尾砂固化剂为上述含硫尾砂固化剂。作为优选，所述含硫尾砂固化剂的质量为所述含硫尾砂砂体质量的10％-25％；所述含硫尾砂胶结充填料的质量浓度为55％-70％。另外，本专利技术实施例还提供了一种矿山采空区的胶结充填方法，包括以下步骤：将含硫尾砂胶结充填料搅拌均匀，再输送到矿山采空区进行充填，在矿井中养生3-28天后再进行后续操作；其中，所述含硫尾砂胶结充填料为上述含硫尾砂胶结充填料。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、本申请实施例通过改进含硫尾砂固化剂的配方，提高了含硫尾砂胶结充填体的早期强度，并确保了后期的稳定性，实现了矿山采空区的快速充填固化。2、本申请实施例提供的含硫尾砂固化剂可以直接固化全尾砂，无需对尾砂进行分级筛选，基本实现尾砂的全部利用，减少了采用细粒尾砂的筑坝成本，保护生态环境；而且在该固化剂中工业废渣的使用量超过67％，降低了固化剂生产过程的能耗和CO2排放。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。实施例1(1)按照下列重量称取含硫尾砂固化剂的干燥原料：硅酸盐水泥0.07kg，粒化高炉矿渣0.75kg，硫酸钙0.12kg，氯化钙0.03kg，消石灰粉(氢氧化钙)0.03kg，其中粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为350m2/kg；将上述原料放入搅拌机中拌合，拌匀后形成粉状含硫尾砂固化剂，密封保存；(2)将上述制备好的含硫尾砂固化剂与8.94kg质量浓度为67％的含硫尾砂浆体混合，其中含硫尾砂固化剂的质量占含硫尾砂浆体中砂体质量的16.7％，向混合浆体中加水使其质量浓度调整为68％，搅拌均匀后得含硫尾砂胶结充填料；(3)将上述制备好的含硫尾砂胶结充填料浇筑于钢制试模中成型，将试样在室温静置1天后收面，待失去塑性后拆模，拆模后在室温为20±2℃，相对湿度≥90％的标准养护室中养护至规定龄期，再按《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)测定抗压强度。实施例2(1)按照下列重量称取含硫尾砂固化剂的干燥原料：硅酸盐水泥0.03kg，粒化高炉矿渣0.35kg，转炉钢渣0.5kg，硫酸钙0.15kg，氯化钠0.01g，亚硝酸钙0.04kg，氢氧化钾0.02kg，其中粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为500m2/kg，转炉钢渣的勃氏比表面积为400m2/kg；将上述原料放入搅拌机中拌合，拌匀后形成粉状含硫尾砂固化剂，密封保存；(2)将上述制备好的含硫尾砂固化剂与17.6kg质量浓度为62.5％的含硫尾砂浆体混合，其中含硫尾砂固化剂的质量占含硫尾砂浆体中砂体质量的10％，向混合浆体中加水使其质量浓度调整为60％，搅拌均匀后得含硫尾砂胶结充填料；(3)将上述制备好的含硫尾砂胶结充填料浇筑于钢制试模中成型，将试样在室温静置1天后收面，待失去塑性后拆模，拆模后在室温为20±2℃，相对湿度≥90％的标准养护室中养护至规定龄期，再按《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)测定抗压强度。实施例3(1)按照下列重量称取含硫尾砂固化剂的干燥原料：硅酸盐水泥0.05kg，粒化高炉矿渣0.15kg，转炉钢渣0.40kg，固硫灰渣0.25kg，硫酸钠0.10kg，亚硝酸钠0.05kg，消石灰粉(氢氧化钙)0.01kg，氢氧化钠0.02kg，其中粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为700m2/kg，转炉钢渣的勃氏比表面积为550m2/kg，固硫灰渣为直接从流化床锅炉烟道收集到的原状固硫灰渣，其勃氏比表面积为500m2/kg；将上述原料放入搅拌机中拌合，拌匀后形成粉状含硫尾砂固化剂，密封保存；(2)将上述制备好的含硫尾砂固化剂与本文档来自技高网...

【技术保护点】
含硫尾砂固化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥0.03～0.1份，活性矿物掺合料0.70～0.85份，碱金属的硫酸盐和/或碱土金属的硫酸盐0.10～0.15份，活性激发剂0.03～0.05份，碱金属的氢氧化物和/或碱土金属的氢氧化物0～0.03份。

【技术特征摘要】
1.含硫尾砂固化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥
0.03～0.1份，活性矿物掺合料0.70～0.85份，碱金属的硫酸盐和/或碱土金属的
硫酸盐0.10～0.15份，活性激发剂0.03～0.05份，碱金属的氢氧化物和/或碱土
金属的氢氧化物0～0.03份。
2.根据权利要求1所述的含硫尾砂固化剂，其特征在于，所述活性矿物掺
合料选自粒化高炉矿渣、固硫灰渣、粉煤灰、转炉钢渣和天然火山灰中的至少一
种。
3.根据权利要求1所述的含硫尾砂固化剂，其特征在于，所述碱金属的硫
酸盐为硫酸钾和硫酸钠中的一种或两种，所述碱土金属的硫酸盐为硫酸钙。
4.根据权利要求1所述的含硫尾砂固化剂，其特征在于，所述活性激发剂
选自氯化钙、氯化钠、亚硝酸钙和亚硝酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的含硫尾砂固化剂，其特征在于，所述碱金属的氢
氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种，所述碱土金属的氢氧化物为氢氧
化钙。
6.根据权利要求2所述的含硫尾砂固化剂，其特征在于，所述粒化高炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓晓轩，高建峰，潘常甲，刘恒亮，吴强，王明远，纪宪坤，
申请(专利权)人：北京建研昆仑科技有限公司，铜陵化工集团新桥矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11