一种碱渣矿用发泡充填材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碱渣矿用发泡充填材料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中，所述A组分的重量组成为100份水泥，100~200份粉煤灰，100~200份碱渣，150~350份水，6~10份发泡剂；所述B组分100份石膏石灰混合物，其重量组成满足6~7:1，6~10份活性剂，与A组分等量的粉煤灰、碱渣、水。本发明专利技术提供的碱渣矿用发泡充填材料具有密度小、成本低、凝结时间短，流动性好等优点；利用了工业废渣，同时以电石渣作为活性剂，有效提高充填材料的膨胀率，有效降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种碱渣矿用发泡充填材料及其制备方法
本专利技术属于矿用发泡快速充填材料
，尤其涉及一种碱渣矿用发泡充填材料及其制备方法。
技术介绍
采空区和巷道等地方漏风是我国煤矿自燃火灾产生的主要原因，要杜绝煤层火灾所引发的安全生产事故，有必要对煤矿井下漏风严重的区域采取堵漏风措施。一般采用充填的方法。对于矿用充填材料有新的需求，希望充填材料轻质，成本低，减少构建物的自重，但是由于自身限制，难以达到兼顾有机材料轻质，无机材料高强的要求。并且有机材料自身燃点很低，难以克服易燃的缺陷。碱渣是工业生产中制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣，包含铵碱法制碱过程中排放的废渣和其它工业生产过程排放的碱性废渣。碱渣成份主要包括碳酸钙、硫酸钙、氯化钙等钙盐为主要组分的废渣。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。将碱渣、粉煤灰应用于充填材料实现了资源的再利用，有利于保护环境。中国专利CN101792291B公开了一种高水膨胀充填材料，该充填材料是由300~400kg/m3的粉煤灰、0.2~1kg/m3的铝粉膨胀剂、0.6~0.8/m3石膏粉延缓剂、0.1~0.3kg/m3铝氧熟料速凝剂、30~100kg/m3石灰或水泥固化剂和800~1000kg/m3水组成的浆料，膨胀率10~30%，流动性较高。但是凝结时间较长，不属于快速充填材料领域，聚沉作用明显。中国专利CN106892596B公布了高保水矿山充填材料。由高钙粉煤灰、石膏、水泥、聚丙烯酸钠和发泡剂配置物组成的混合物。该专利技术未使用活性剂，初凝时间为4.5~6.5h，终凝时间11~13h，以聚丙烯酸钠作为膨胀剂，膨胀率5~9%较低，导致成本上升。不适用于快速填充领域。中国专利CN102815963B公布了一种高水微膨胀充填材料组合物，由100份的水，55~60份的高钙粉煤灰，1.5~2.0份的石膏，4~6份的水泥，0.15~0.20份的聚丙烯酸钠，0.30~0.35份的发泡剂。该专利技术属于高水充填材料，初凝时间为5~6h，终凝时间10~11h，时间较长，聚沉作用明显，且膨胀率3~10%较低。中国专利CN102173730A公布了一种高水充填材料及其制备方法，包括甲乙组分，甲组分包括硫铝酸盐水泥熟料52.4wt%~95wt%、铝酸盐水泥熟料2.7wt%~39wt%、缓凝剂0.3wt%~2wt%、悬浮剂1.5wt%~8wt%；乙组分包括硬石膏40wt%~80wt%、石灰10wt%~30wt%、复配添加剂10wt%~36wt%。该专利技术水泥用量高，成本较高，无发泡剂，不属于发泡填充领域。中国专利CN104310941B公布了一种碱渣基注浆充填材料，是由70%~90%（质量）的碱渣、10%~30%（质量）的粉煤灰和占碱渣+粉煤灰总质量10%（质量）的活性剂组成的组合物，活性剂为元明粉和水玻璃。所述增加强度作用的材料为水玻璃，凝结时间缓慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碱渣矿用发泡充填材料及其制备方法，本专利技术提供的碱渣矿用发泡充填材料具有密度小、成本低、凝结时间短，流动性好等优点；利用了工业废渣，同时以电石渣作为活性剂，有效提高充填材料的膨胀率，有效降低成本；采用双组分形式，可操作时间长。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种碱渣矿用发泡充填材料，包括A组分和B组分，其中，所述A组分的重量组成为100份水泥，100~200份粉煤灰，100~200份碱渣，150~350份水，6~10份发泡剂；所述B组分100份石膏石灰混合物，其重量组成满足6~7:1，6~10份活性剂，与A组分等量的粉煤灰、碱渣、水。优选的，所述水泥为硫铝酸盐水泥。优选的，所述碱渣粒径为30μm~75μm。优选的，所述发泡剂为铝粉。优选的，所述活性剂为密度1.4~3.1g/cm3，比表面积为380~440m2/kg的电石渣固废物。上述碱渣矿用发泡充填材料的制备方法，将上述A组分、B组分分别搅拌0.5~1min，然后将A、B组分混合后搅拌1~2min，即获得所述碱渣矿用发泡充填材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术有利地将碱渣、粉煤灰应用于充填材料，显著地降低了成本，实现了资源的再利用，有利于保护环境。（2）本专利技术充填材料成本低，制备方便，流动性大，易输送，实现自流，主动施压接顶注浆采空区。（3）本专利技术充填材料采用双组分形式，可操作时间长，初凝时间8~15min，终凝时间2~4h，能适用于快速充填领域。同时，膨胀率高达50～80%，具有密度小，质量轻，阻燃，使用范围广，既达到了矿用充填材料的要求，也解决了现有充填材料所存在的问题。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术碱渣矿用发泡充填材料作进一步的详细说明。实施例11、在A搅拌设备中，加入A组分，其重量组成为：100份水泥，100份粉煤灰，200份碱渣，220份水，8份发泡剂，搅拌1min；2、在B搅拌设备中，加入B组分，其重量组成为：100份石膏石灰混合物，其石膏石灰重量组成满足7:1，8份活性剂，100份粉煤灰，200份碱渣，220份水，搅拌1min；3、将A、B组分混合搅拌1min，通过注浆泵抽取输入充填区域，流动性良好，膨胀率高，初凝时间10min，终凝时间3.0h。3天抗压强度＞0.5Mpa，28天强度＞1Mpa。干密度＜500kg/m3。上述水泥为硫铝酸盐水泥，碱渣粒径满足50μm~75μm，发泡剂为铝粉。活性剂为密度1.4~2.8g/cm3，比表面积为380~440m2/kg的电石渣固废物。实施例21、在A搅拌设备中，加入A组分，其重量组成为：100份水泥，200份粉煤灰，100份碱渣，240份水，8份发泡剂，搅拌0.5min；2、在B搅拌设备中，加入B组分，其重量组成为：100份石膏石灰混合物，其石膏石灰重量组成满足6:1，200份粉煤灰，100份碱渣，240份水，8份活性剂，搅拌0.5min；3、将A、B组分混合搅拌2min，通过泵抽取输入充填区域，初凝时间8min，终凝时间2.8h。3天抗压强度＞0.6Mpa，28天强度＞1.2Mpa。干密度＜550kg/m3。上述水泥为硫铝酸盐水泥，碱渣粒径满足40μm~72μm，发泡剂为铝粉。活性剂为密度1.8~2.8g/cm3，比表面积为380~423m2/kg的电石渣固废物。实施例31、在A搅拌设备中，加入A组分，其重量组成为：100份水泥，180份粉煤灰，100份碱渣，240份水，8份发泡剂，搅拌1min；2、在B搅拌设备中，加入B组分，其重量组成为：100份石膏石灰混合物，其石膏石灰重量组成满足7:1，9份活性剂，180份粉煤灰，100份碱渣，240份水，搅拌1min；3、将A、B组分混合搅拌1.5min，通过泵抽取输入充填区域，流动性良好，初凝时间13min，终凝时间3.9h，3天抗压强度＞0.55Mpa，28天强度＞1.13Mpa，干密度＜520kg/m3。上述水泥为硫铝酸盐水泥，碱渣粒径满足40μm~62μm，发泡剂为铝粉。活性剂为密度1.8~2.5g/cm3，比表面积为395~423m2/kg的电石渣固废物。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱渣矿用发泡充填材料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中，所述A组分的重量组成为100份水泥，100~200份粉煤灰，100~200份碱渣，150~350份水，6~10份发泡剂；所述B组分100份石膏石灰混合物，其重量组成满足6~7:1，6~10份活性剂，与A组分等量的粉煤灰、碱渣、水。

【技术特征摘要】
1.一种碱渣矿用发泡充填材料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中，所述A组分的重量组成为100份水泥，100~200份粉煤灰，100~200份碱渣，150~350份水，6~10份发泡剂；所述B组分100份石膏石灰混合物，其重量组成满足6~7:1，6~10份活性剂，与A组分等量的粉煤灰、碱渣、水。2.根据权利要求1所述的一种碱渣矿用发泡充填材料，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种碱渣矿用发泡充填材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，祝瑜，张高杰，高中琦，汤博，靳小苑，白丹，赵才，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41