尾矿胶结剂及其制备方法、使用方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种尾矿胶结剂及其制备方法、使用方法和应用，涉及矿山充填技术领域。本发明专利技术提供的尾矿胶结剂，包括按重量份数计的如下组分：矿渣30～80份、石膏5～30份、粉煤灰0～20份、水泥5～30份和激发剂0～8份；所述水泥包括复合硅酸盐水泥和/或矿渣水泥。本发明专利技术提供的尾矿胶结剂以工业废物矿渣、粉煤灰和价格低廉的石膏、水泥、激发剂为原料，成本低，能源消耗小，环境友好，能够将废物再利用，缓解了由尾矿所带来的环境问题。本发明专利技术提供的尾矿胶结剂的制备方法简单，易于操作。本发明专利技术提供的尾矿胶结剂的使用方法，将胶结剂、尾矿和水进行混合，得到的固结体均匀，强度高，无分层现象，胶结剂用量少，填充效果好，能够做到以废治废。

【技术实现步骤摘要】
尾矿胶结剂及其制备方法、使用方法和应用
本专利技术涉及矿山充填材料领域，尤其是涉及一种尾矿胶结剂及其使用方法和应用。
技术介绍
据统计，我国现有的金属矿山堆存的尾矿高达50亿吨，且还以3亿吨/年的速率增长，尾矿产生量过大。目前尾矿的综合利用率仅为8.3％，尾矿库是重大危险源，存在溃坝隐患，解决由尾矿所带来的环境问题刻不容缓。将尾矿与胶结剂混合用于井下充填，可提高采矿回采率，延长矿山服务年限。将尾砂全部充入井下，选矿废水循环使用，实现零排放，能够有效保护生态环境，降低尾矿库存和消除采空区危险源，且尾砂充填设备设施成本低于建设一座尾矿库成本，经济效益明显。目前使用最多的胶结剂仍是硅酸盐水泥，能够很好地实现尾矿的井下填充，然而，其主要成分熟料的大量使用会造成能源消耗和环境污染，成本较高。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种尾矿胶结剂，该尾矿胶结剂原料廉价，成本低，采用多种废弃物，以废治废，能源消耗低，无环境污染，至少解决了上述问题中的至少一种。本专利技术的第二个目的在于提供一种尾矿胶结剂的制备方法，该制备方法简单，易于操作。本专利技术的第三个目的在于提供一种尾矿胶结剂的使用方法，将尾矿与胶结剂混合，得到的固结体强度高，填充均匀，无分层现象，胶结剂用量少。本专利技术的第四个目的在于提供一种尾矿胶结剂在矿井填充中的应用。为了解决上述技术问题，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种尾矿胶结剂，包括按重量份数计的如下组分：矿渣30～80份、石膏5～30份、粉煤灰0～20份、水泥5～30份和激发剂0～8份；所述水泥包括复合硅酸盐水泥和/或矿渣水泥。作为进一步技术方案，包括按重量份数计的如下组分：矿渣40～60份、石膏10～25份、粉煤灰0～6份、水泥5～20份和激发剂0～4份；优选地，所述尾矿胶结剂包括按重量份数计的如下组分：矿渣50～60份、石膏15～25份、粉煤灰3～6份、水泥10～20份和激发剂2～4份。作为进一步技术方案，所述矿渣包括缓冷渣和/或急冷渣，优选为急冷渣。作为进一步技术方案，所述石膏包括磷石膏、氟石膏、脱硫石膏和天然石膏中的至少一种；优选地，所述石膏为80～100μm筛余量小于10％的粉末；优选地，所述石膏为80μm筛余量小于10％的粉末。作为进一步技术方案，所述矿渣和粉煤灰各自独立地为S95级粉末。作为进一步技术方案，所述激发剂包括强碱和/或强碱弱酸盐；优选地，所述强碱包括氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；优选地，所述强碱弱酸盐包括硅酸强碱盐、铝酸强碱盐、碳酸强碱盐和磷酸强碱盐中的至少一种。第二方面，本专利技术提供了一种尾矿胶结剂的制备方法，将所述矿渣、石膏、粉煤灰、水泥和激发剂混合均匀，得到尾矿胶结剂。第三方面，本专利技术提供了尾矿胶结剂的使用方法，按重量份数计将所述尾矿胶结剂3～20份、尾矿100份和水44～120份进行混合得到浆液，将浆液填充到矿井。作为进一步技术方案，按重量份数计将所述尾矿胶结剂10～20份、尾矿100份和水47～120份进行混合得到浆液，将浆液填充到矿井。第四方面，本专利技术提供了一种尾矿胶结剂在矿井填充中的应用。与现有技术相比，本专利技术提供的尾矿胶结剂及其制备方法、使用方法和应用具有如下有益效果：本专利技术提供的尾矿胶结剂，包括矿渣、石膏、粉煤灰、水泥和激发剂。本专利技术以工业废物矿渣、粉煤灰和价格低廉的石膏、水泥、激发剂为原料，成本低，能源消耗小，环境友好，能够将废物再利用，缓解了由尾矿所带来的环境问题。本专利技术提供的尾矿胶结剂的制备方法简单，易于操作。本专利技术提供的尾矿胶结剂的使用方法，将胶结剂、尾矿和水进行混合，得到的固结体均匀，强度高，无分层现象，胶结剂用量少，将尾矿胶结剂应用于矿井的填充，填充效果好，能够做到以废治废。具体实施方式下面将结合实施方式和实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。第一方面，本专利技术提供了一种尾矿胶结剂，包括按重量份数计的如下组分：矿渣30～80份、石膏5～30份、粉煤灰0～20份、水泥5～30份和激发剂0～8份；所述水泥包括复合硅酸盐水泥和/或矿渣水泥。尾矿是选矿中分选作业中有用目标组分含量较低而无法用于生产的产物。尾矿在目前的技术经济条件下，已不宜再进一步分选。随着对矿产品需求的大幅度增加，矿业开发规模随之加大，产生的选矿尾矿数量不断增多，由此产生了大量的尾矿，而大量堆存的尾矿给矿业、环境及经济造成了不少亟待解决的难题。胶结剂又叫胶凝材料，在物理、化学的作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并胶结其他材料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。目前常用的主要有石灰、石膏、水泥、沥青和树脂，广泛应用于建筑材料等领域。本专利技术中提供了一种新的尾矿胶结剂。在本专利技术中，尾矿胶结剂包括矿渣30～80份，典型但非限制性的矿渣份数为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份或80份。矿渣为高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原生成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物，即矿渣。根据碱性氧化物与酸性氧化物的比值，矿渣可分为碱性矿渣、酸性矿渣和中性矿渣，三者均具有水硬性，本专利技术的尾矿胶凝剂以矿渣为原料，能够缓解矿渣带来的环境问题。在本专利技术中，尾矿胶结剂包括石膏5～30份，典型但非限制性的石膏份数为5份、10份、15份、20份、25份或30份。石膏是以硫酸钙的水合物为主要成分的单斜晶体矿物。石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸盐水泥的缓凝剂，在工业材料和建筑材料等领域具有广泛的应用。本专利技术的尾矿胶凝剂以石膏为原料。在本专利技术中，尾矿胶结剂包括粉煤灰0～20份，典型但非限制性的粉煤灰份数为0份、2份、4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份或20份。需要说明的是，粉煤灰可以不添加，粉煤灰为0份即为不添加粉煤灰。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收获下来的细灰，为燃烧电厂排出的主要固体废物，其主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。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。粉煤灰略有水硬性，以粉末状态存在时能够与水和碱金属氢氧化物发生化学反应，生成水硬性强的胶凝化合物。本专利技术的尾矿胶凝剂以粉煤灰为原料，能够缓解粉煤灰带来的环境污染等问题。在本专利技术中，尾矿胶结剂包括水泥5～30份，典型但非限制性的水泥份数为5份、10份、15份、20份、25份或30份。水泥为粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌成浆体后，能在空气中硬化并将沙、石等材料牢固的胶结在一起。水泥按其主要成分分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尾矿胶结剂，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：矿渣30～80份、石膏5～30份、粉煤灰0～20份、水泥5～30份和激发剂0～8份；所述水泥包括复合硅酸盐水泥和/或矿渣水泥。

【技术特征摘要】
1.一种尾矿胶结剂，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：矿渣30～80份、石膏5～30份、粉煤灰0～20份、水泥5～30份和激发剂0～8份；所述水泥包括复合硅酸盐水泥和/或矿渣水泥。2.根据权利要求1所述的尾矿胶结剂，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：矿渣40～60份、石膏10～25份、粉煤灰0～6份、水泥5～20份和激发剂0～4份；优选地，所述尾矿胶结剂包括按重量份数计的如下组分：矿渣50～60份、石膏15～25份、粉煤灰3～6份、水泥10～20份和激发剂2～4份。3.根据权利要求1所述的尾矿胶结剂，其特征在于，所述矿渣包括缓冷渣和/或急冷渣，优选为急冷渣。4.根据权利要求1所述的尾矿胶结剂，其特征在于，所述石膏包括磷石膏、氟石膏、脱硫石膏和天然石膏中的至少一种；优选地，所述石膏为80～100μm筛余量小于10％的粉末；优选地，所述石膏为80μm筛余量小于10％的粉末。5.根据权利要求1所述的尾矿胶结...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵雁，郭华军，熊敬超，宋自新，朱飞，刘子豪，胡国峰，覃慧，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42