一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料及其制备方法，该用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料采用矿渣、磷渣、粉煤灰、电石渣、固硫灰渣和自来水作为主要原料，利用湿磨处置固体原料制得。本发明专利技术的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料与高硫尾矿按一定配合比制备充填材料，其28d抗压强度与28d沉缩率均满足JC/T 2478

【技术实现步骤摘要】
一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及地下充填胶凝材料
，特别涉及一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]一些有色金属矿中的金属元素通常以硫化物的形式存在于矿石中，比如铅锌矿、铁矿、铜矿等，从这类矿石中选矿剩余的尾矿一般也富含硫元素，这类尾矿被称为高硫尾矿。这类尾矿可作为充填集料与普硅水泥复合制备充填材料，具有一定的环境和经济效益，但是，其问题同样明显。比如：在水化后期，尾矿中持续溶出的过量硫酸盐会与孔溶液中的离子或水化产物(CH和C-A-H等)继续反应生成膨胀性的钙矾石或者二水石膏晶体，在充填体内部产生巨大的内应力，破坏已经具备强度的充填体结构，进而会引起充填体体积稳定性不良、后期强度倒缩严重等问题，甚至导致充填体自行开裂、崩解。因此，高硫尾矿在地下胶结充填中的应用是一大行业难题。此外，由于不具备抗硫酸盐侵蚀的能力，普硅水泥这种胶凝材料也不适用于高硫尾矿作为充填集料的情况。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料，以解决现有尾矿充填材料存在体积稳定性不良、后期强度倒缩严重的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料，按重量份计，包括基体浆料A：80-90份，激发浆料B：10-20份；所述基体浆料A包括矿渣、磷渣、粉煤灰和水，所述矿渣、所述磷渣和所述粉煤灰的质量比为(0.3-0.5)∶(0.8-1)∶1，且所述水的质量为所述矿渣、所述磷渣和所述粉煤灰的质量之和；所述激发浆料B包括电石渣、固硫灰渣和水，所述电石渣和所述固硫灰渣的质量比为(0.5-2)∶1，且所述水的质量为所述电石渣和所述固硫灰渣的质量之和。
[0006]可选地，所述粉煤灰中Al2O3含量为32-50％。
[0007]可选地，所述电石渣中CaO含量为60-80％。
[0008]可选地，所述固硫灰渣中Al2O3含量为10-20％，SO3含量为0-15％。
[0009]本专利技术的第二目的在于提供一种制备上述用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料的方法，该制备方法，包括以下步骤：
[0010]1)将所述矿渣、所述磷渣、所述粉煤灰、所述水以及研磨体混合密封研磨，设置研磨转速为300-600rpm，研磨至浆体粒子的中值粒径为3.0-3.5μm，过滤，得到基体浆料A；
[0011]2)将所述电石渣、所述固硫灰渣、所述水以及研磨体混合密封研磨，设置研磨转速为300-600rpm，研磨至浆体粒子的中值粒径为2.0-3.0μm，过滤，得到激发浆料B；
[0012]3)将所述基体浆料A与所述激发浆料B混合，得到用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料。
[0013]可选地，所述步骤1)中所述研磨体的质量为所述矿渣、所述磷渣、所述粉煤灰和所述水的总质量的2-3倍，且按质量比计，所述研磨体的级配为10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。
[0014]可选地，所述步骤2)中所述研磨体的质量为所述电石渣、所述固硫灰渣和所述水的总质量的2-3倍，且按质量比计，所述研磨体的级配为10mm∶5mm∶2.5mm∶0.6mm＝2∶3∶4∶4。
[0015]相对于现有技术，本专利技术所述的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料具有以下优势：
[0016]本专利技术基于碱激发胶凝材料优异的抗硫酸盐侵蚀性能以及协同水化原理，使用粒化高炉矿渣、磷渣、粉煤灰、电石渣、固硫灰渣和自来水作为主要原料，利用湿磨处置固体原料为主要手段，设计并制备了所述的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料；在该体系下，矿渣和磷渣在电石渣及固硫灰渣的激发作用下率先水化提供强度，其微收缩所形成的内部间隙为钙矾石和其他水化产物的持续结晶生长提供了所需的空间环境，在水化中后期，在电石渣和固硫灰渣所提供的碱性环境中，从高硫尾矿中溶出的SO
42-可持续激发早期水化能力不足但后期强度发展迅速的粉煤灰，生成细小的水化产物起到填充效应，提升硬化体的密实程度以及力学强度；当将本专利技术应用于高硫尾矿的地下充填时，在胶砂比为1∶6，料浆浓度为68％时，7d、28d砂浆抗压强度分别大于0.9MPa、2.0MPa，28d沉缩率小于6％，满足JC/T 2478-2018《矿山采空区充填用尾砂混凝土》中对于C2强度等级和S2沉缩率等级尾砂混凝土的要求；与普通硅酸盐水泥相比，胶砂比可降低33％，28d沉缩率降低34％以上。
具体实施方式
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0018]下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0019]本专利技术实施例1～实施例4的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料中各原料的化学成分如表1所示，其中，尾砂取自某硫铁矿选矿工厂，且由表1可知，其SO3含量为27.6％，属于高硫尾砂。
[0020]表1
[0021]种类CaOSiO2Al2O3MgOSO3P2O5Fe2O3LossTotal矿渣38.636.912.37.52.3
--
2.399.9磷渣47.237.53.41.2-2.3-8.199.7粉煤灰1.248.737.90.10.30.10.311.299.8电石渣652.61.30.20.5-0.229.9100固硫灰渣26.732.413.51.510.2-6.97.1100尾矿10.217.46.83.127.6-25.29.699.9
[0022]本专利技术实施例1～实施例4的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料的原料组成如表2所示。
[0023]表2
[0024][0025]本专利技术实施例1～实施例4的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料具体通过以下方法制得：
[0026]1)按照表2中的原料配方称取原材料；
[0027]2)将称取的矿渣、磷渣、粉煤灰、自来水以及研磨体混合密封研磨，设置研磨转速为300-600rpm，研磨至球磨罐中浆体粒子的中值粒径为3.0-3.5μm，过滤得到湿磨浆料A，即基体浆料A，其中，自来水用量为矿渣、磷渣和粉煤灰的质量之和，即按质量比计，自来水∶(矿渣+磷渣+粉煤灰)＝1∶1；
[0028]3)将称取的的电石渣、固硫灰渣、自来水以及研磨体混合密封研磨，设置研磨转速为300-600rpm，研磨至球磨罐中浆体粒子的中值粒径为2.0-3.0μm，过滤得到湿磨浆料B，即激发浆料B，其中，自来水用量为电石渣和固硫灰渣的质量之和，即按质量比计，自来水∶(电石渣+固硫灰渣)＝1∶1；
[0029]4)按照表2中的原料配比，将制得的湿磨浆料A和湿磨浆料B混合，得到用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料。
[0030]其中，可将湿磨浆料A与湿磨浆料B分开储存，在具体实施和使用时将两种浆料混合制备成本专利技术的用于高硫尾矿的全固废地下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料，其特征在于，按重量份计，包括基体浆料A：80-90份，激发浆料B：10-20份；所述基体浆料A包括矿渣、磷渣、粉煤灰和水，所述矿渣、所述磷渣和所述粉煤灰的质量比为(0.3-0.5)∶(0.8-1)∶1，且所述水的质量为所述矿渣、所述磷渣和所述粉煤灰的质量之和；所述激发浆料B包括电石渣、固硫灰渣和水，所述电石渣和所述固硫灰渣的质量比为(0.5-2)∶1，且所述水的质量为所述电石渣和所述固硫灰渣的质量之和。2.根据权利要求1所述的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰中Al2O3含量为32-50％。3.根据权利要求1所述的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料，其特征在于，所述电石渣中CaO含量为60-80％。4.根据权利要求1所述的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料，其特征在于，所述固硫灰渣中Al2O3含量为10-20％，SO3含量为0-15％。5.制备权利要求1至4任一项所述的用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将所述矿渣、...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪波，邓秀峰，贺行洋，蹇守卫，苏英，郑正旗，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：