一种胶结充填料制造技术

本发明专利技术涉及一种胶结充填料，包括按下述重量配比的半水磷石膏、全尾砂和石灰，全尾砂:半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰:半水磷石膏＝1.2％～2.0％，其中半水磷石膏结晶水含量在9.5％以内。该充填料成本极低，固化时间短，固化强度高，绿色环保，可用于井下充填。

Cementing filling material

The invention relates to a cement filling, including by half water phosphogypsum, the weight of total tailings and tailings lime, semi hydrated phosphogypsum = 1:3 ~ 1:4, half water gypsum lime: = 1.2% to 2%, of which half water phosphorus gypsum crystal water content is less than 9.5%. The utility model has the advantages of low cost, short curing time, high curing strength and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿山充填材料
，具体涉及一种新型胶结充填料。
技术介绍
目前国内湿法磷酸工艺主要以二水法为主，二水法生产磷酸时，其副产物二水磷石膏(CaSO4·2H2O)作为一种胶结充填材料在矿山充填领域得到了广泛应用。但采用二水磷石膏进行胶结充填时存在如下问题：(一)充填成本高。由于二水磷石膏胶凝作用小，故在利用其进行胶结充填时，为保证固化后充填体3d强度和7d强度满足采矿要求，普遍需掺入占比高的水泥作为胶凝材料。如专利CN201310035710公开的一种细粒尾矿充填用的胶凝材料，需掺入15％～40％的贝利特-硫铝酸盐水泥。掺入水泥则使得充填成本大大提高。(二)固化强度低。为了降低充填成本，某些二水磷石膏充填工艺采用黄磷炉渣用作胶凝材料，作为水泥等胶结剂的替代品。虽使得充填成本降低，但固化强度无法满足采矿要求(一般3d充填体强度不小于1.5MPa，7d充填体强度不小于2.5MPa)。如专利CN201210411684公开的一种用于矿山井巷充填的混合物料，需掺入10％～24％的黄磷炉渣替代水泥用作胶凝材料，其28d固化强度仅为0.72MPa，难以满足要求。(三)固化时间长。如专利CN200610031428公开的磷石膏充填于井下采空区形成固化充填体的方法，其固化时间长达28天，抗压强度才能达到1～1.3MPa。专利CN200710193247公开的磷石膏用于矿山采空区胶结充填的方法，虽通过加入水淬铁(钢)渣和石灰优化水泥的胶凝作用，但仍需5～8天固化，抗压强度才能达到1.5MPa，固化时间偏长。
技术实现思路
本专利技术旨在克服
技术介绍
中存在的问题，提供一种新型胶结充填料，该充填料成本极低，固化时间短，固化强度高，绿色环保，可用于井下充填。研究表明，普通硅酸盐水泥主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)，其水化反应后主要生成水化硅酸钙(3CaO·2SiO2·3H2O)凝胶起到胶凝作用，也即普通硅酸盐水泥经水化反应后才具有胶凝作用。贵州川恒化工公司在国内率先突破半水法湿法磷酸成套技术，半水磷石膏为该方法生产磷酸时的副产物，主要成分为CaSO4·1/2H2O。能否利用半水磷石膏进行胶结充填，同时克服二水磷石膏胶结充填成本高、固化时间长、固化强度低等问题，本申请人进行了大量研究。研究表明：结晶水含量9.5％以内的半水磷石膏(CaSO4·1/2H2O)遇水后可快速水化，生成的二水磷石膏(CaSO4·2H2O)晶体形成胶凝材料结构骨架，具有优良的胶凝性能，可替代普通硅酸盐水泥水化反应后生成的水化硅酸钙凝胶，起到胶凝作用。为实现本专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种胶结充填料，包括按下述重量配比的半水磷石膏、全尾砂和石灰，全尾砂:半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰:半水磷石膏＝1.2％～2.0％，其中半水磷石膏结晶水含量在9.5％以内。上述胶结充填料用水制成充填料浆。优选制成质量浓度69％～73％的充填料浆。优选的，半水磷石膏结晶水含量5.3～8.63％，进一步优选的，5.3～6.7％。优选的，石灰:半水磷石膏＝1.2％～1.6％。优选的，所述全尾砂为单一反浮选工艺生产磷精矿的副产物。所述石灰为生石灰或熟石灰。上述胶结充填料的制备方法，是将半水磷石膏、全尾砂和石灰按所述配比加水混合并搅拌均匀。本专利技术具有如下显著效果：1)充填成本低。本专利技术充分利用半水磷石膏的优良胶凝特性，无需掺入水泥、粉煤灰或黄磷炉渣用作胶凝剂。将选厂产出的全尾砂用作充填骨料，磷化工厂产出的半水磷石膏用作胶凝材料，掺入极少量的石灰，充填成本极低。2)固化时间短、强度高。本充填混合物料充入空区，经过3天固化后，充填体抗压强度可达1.8MPa～4.53MPa，经7天固化后，充填体抗压强度可达2.7MPa～11.87MPa。大幅缩短充填周期，提高采矿效率，适用于各种采矿工艺及各类型空区充填。3)绿色环保。直接将全尾砂和半水磷石膏用作充填材料，充填到井下空区，地表无需设置尾矿库及磷石膏堆场，不存在尾矿库、磷石膏库安全问题，节约土地。充填混合物料不产生CO2、H2S、PH3、SO2有毒有害气体。对固化后的充填体进行毒性浸出实验，未检出重金属，且PO43-、硫化物、F、As等含量均满足相关标准要求。具体实施方式实施例1～7：将选厂单一反浮选工艺生产磷精矿产出的全尾砂与磷化工厂半水湿法生产磷酸产出的半水磷石膏(结晶水重量含量5.3～8.63％)按干基比1:3～1:4，石灰与半水磷石膏按干基比1.2％～2.0％，再加入水混合倒入卧式砂浆搅拌机搅拌3min，搅拌均匀至质量浓度69％～73％的充填料浆，制得井下充填或实验所用充填料浆，各实施例数据见表1。充填料浆需搅拌均匀方可输送至井下空区，固化形成高强度胶结充填体。按GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，取充填料浆拌合物进行塌落度测定，同时取料浆充填于70.7mm×70.7mm×70.7mm标准试模。在井下，充填体经常会受到淋水的影响。因此，为了尽可能贴近井下环境，在室温条件下对试件进行定期洒水养护。采用WEW-Y2000B型压力实验机检测试件3天、7天的单轴抗压强度，每个龄期都取3个试块，首先要先测试这3个试块的容重，再用压力机测其单轴抗压强度。单轴抗压强度值即为3个试块的平均值。结果见表1。表1充填混合物料配比及性能参数由表1可知，实施例中的充填料虽未掺入水泥，但其固化时间短且强度高，两样品经固化后，3天强度即可达1.8MPa～4.53MPa；7天强度可达2.7MPa～11.87MPa。毒性气体检测试验：对充填料浆混合物中可能产生的CO2、H2S、PH3、SO2有毒有害气体进行检测。装有充填料浆混合物的蒸馏烧瓶依次连接装有硫酸铜溶液、硝酸酸化的氯化钡溶液和氢氧化钙溶液的吸收瓶。气体通过硫酸铜溶液后，变黑表示有H2S(亦可直接醋酸铅试纸)，有红色固体产生表示有PH3，气体通过硝酸酸化的氯化钡溶液，变浑浊表示有SO2，气体通过氢氧化钙溶液变浑浊表示有CO2。实验发现装有充填料浆混合物的蒸馏烧瓶在蒸馏过程中，各吸收瓶均无现象，表明充填料浆混合物没有产生CO2、H2S、PH3、SO2有毒有害气体。这是由于充填料中所掺入的占磷石膏重量1.2％～2.0％的石灰，中和了磷石膏中的游离酸(经检测pH＝2.04)，消除了CO2、H2S、PH3、SO2有毒有害气体的产生。对充填体试件进行毒性浸出实验。参照标准GB5085.3-2007，采用美国产TCLP型浸出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶结充填料，其特征在于包括按下述重量配比的半水磷石膏、全尾砂和石灰，全尾砂:半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰:半水磷石膏＝1.2％～2.0％，其中半水磷石膏结晶水含量在9.5％以内。

【技术特征摘要】
1.一种胶结充填料，其特征在于包括按下述重量配比的半水磷石膏、全尾砂和石灰，全尾砂:
半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰:半水磷石膏＝1.2％～2.0％，其中半水磷石膏结晶水含量在9.5％以内。
2.根据权利要求1所述的胶结充填料，其特征在于用水制成充填料浆。
3.根据权利要求2所述的胶结充填料，其特征在于制成质量浓度69％～73％的充填料浆。
4.根据权利要求1所述的胶结充填料，其特征在于半水磷石膏结晶水含量5.3～8.63％。
5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤祎，廖江南，刘福春，李晓芸，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43