一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法，属于矿山充填材料领域。一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法包括以下步骤：（1）将大块的矸石破碎成0-1mm、1-2mm的细颗粒，其中0-1mm的颗粒比例为60%以上；（2）将矿渣、粉煤灰混合物放入高速粉磨机中，粉磨20~30min，得到矿渣-粉煤灰微粉；（3）将20℃以上火电厂废热水与矿渣-粉煤灰微粉按1：（2~2.5）掺和，搅拌1~4h，制成矿渣-粉煤灰胶凝料浆；（4）将筛分后的矸石细颗粒与矿渣-粉煤灰胶凝料浆按（35~40）:（60~65）掺和，搅拌均匀后制成煤矿胶结充填材料。本发明专利技术制备的胶结充填材料无须加入激发剂，成本更为低廉、环保性更好。环保性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及矿山充填材料领域，尤其涉及一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着煤电一体化的快速发展，为了保证火电厂煤炭供应，节约煤炭运输、储存成本，许多火电厂建立在煤矿附近。
[0003]火电厂运行过程产生大量工业废弃物，如粉煤灰、废热（包括冷却水、高温烟气、高温蒸汽等），其中火电厂的冷却水一般在20~50℃，由于热品位较低，利用率不高。
[0004]煤炭的开采形成采空区，引起上覆岩层破断垮落，导致含水层及地表遭到破坏，造成水资源流失、建筑物受损、植被破坏等恶劣后果；煤炭开采及洗选过程产生大量矸石，矸石堆积在地表不仅占用耕地，而且污染土壤及大气，严重破坏生态环境。
[0005]近些年，一些专家、学者通过将水泥，或者矿渣、粉煤灰、钢渣等具有潜在火山灰活性的废弃物作为胶凝材料，与矸石、尾砂、建筑垃圾等骨料制备成胶结充填材料进行煤矿充填开采，将工业废弃物充填到采空区，达到减少工业废弃物及煤炭开采对生态环境造成破坏的目的。但是，利用水泥作为胶凝材料，煤矿充填成本会显著增高，不利于大面积推广应用；而采用矿渣、粉煤灰、钢渣作为胶凝材料时，需要掺入一定比例的氢氧化钠、水玻璃、硫酸钙等碱性激发剂对其活性进行激发，激发剂价格昂贵，增加煤矿充填成本，并且一些碱性激发剂对矿井下环境也会造成一定的污染；因此，不断探索更廉价、更环保的煤矿胶结充填材料，对煤矿企业实现绿色可持续发展十分重要。

技术实现思路

[0006]基于上述分析，本专利技术的目的在于提供一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法，用来解决现有技术中煤矿胶结充填材料成本高及环保性差的缺点。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法，包括以下步骤。
[0008]（1）首先利用破碎机将大块的矸石破碎，通过筛网将破碎后的矸石颗粒筛分成0-1mm、1-2mm的颗粒，其中0-1mm的颗粒比例为60%以上，备用。
[0009]（2）将矿渣、粉煤灰混合物放入高速粉磨机中，粉磨20~30min，粉磨方法为：粉磨5min，停1~2min，得到矿渣-粉煤灰微粉。
[0010]所述的矿渣、粉煤灰混合物中，矿渣比例为45~49%，粉煤灰比例为51~55%。
[0011]所述的矿渣主要成分为CaO、Al2O3、SiO2、MgO。
[0012]所述的粉煤灰CaO含量不小于25%，其中游离氧化钙（f-CaO）含量不小于5%。
[0013]所述的高速粉磨机转速大于5000r/min，出料细度在10um以下。
[0014]（3）取火电厂废热水放置于保温桶中，并在保温桶中加入步骤（2）中粉磨后的矿渣-粉煤灰微粉，搅拌1~4h，搅拌速度为30r/min，制成矿渣-粉煤灰胶凝料浆。
[0015]所述的矿渣-粉煤灰微粉与火电厂废热水重量比为（2~2.5）：1。
[0016]所述的火电厂废热水温度不低于20
°
。
[0017]（4）将步骤（1）中筛分后的0-1mm、1-2mm的矸石颗粒，加入步骤（3）制成的矿渣-粉煤灰胶凝料浆中，搅拌均匀后制成煤矿胶结充填材料。
[0018]所述的矸石颗粒与所述的矿渣-粉煤灰胶凝料浆重量比为（35~40）:（60~65）。
[0019]本专利技术的原理是：粉煤灰本身含有一定数量游离氧化钙（f-CaO），利用粉磨机将矿渣、粉煤灰混合研磨，研磨过程中物料和物料、物料和粉碎机之间不断摩擦升温激发出粉煤灰中游离氧化钙（f-CaO）活性，使其更容易水化生成Ca(OH)2，同时，研磨后的矿渣-粉煤灰微粉粒度更细，比表面积更大，更容易在微碱性溶液中水化；另外，对研磨后的矿渣、粉煤灰混合物水溶液进行加热，可以进一步加大游离氧化钙（f-CaO）及矿渣、粉煤灰微粉水化程度，矿渣微粉和粉煤灰微粉的水化产物可以相互促进对方水化，产生更多的水化硅酸钙凝胶，使矿渣-粉煤灰料浆具有一定的胶凝特性；将具有胶凝特性的矿渣-粉煤灰混合物料浆与矸石细颗粒按照一定比例拌和，即可生产更为廉价、更为环保的煤矿胶结充填材料。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下。
[0021]①
本专利技术采用矿渣、粉煤灰、矸石、火电厂废热水为原料制备煤矿胶结充填材料，所有的材料均为工业废弃物，有效提高了工业废弃物的再利用效率，减少了工业废弃物对生态环境的污染；本专利技术充分利用煤电一体化的区域优势，将火电厂粉煤灰、废热水及煤矿矸石统筹利用，进一步降低了煤矿充填材料的原料储、运成本。
[0022]②
本专利技术利用火电厂废热水提高矿渣-粉煤灰微粉的水化程度，进一步激发出矿渣-粉煤灰混合料浆的胶凝性，为火电厂低品位废热的利用开辟了新的途径。
[0023]③
本专利技术制备的煤矿胶结充填材料无须添加激发剂，不但可以大大降低煤矿充填成本，而且减少了激发剂对矿井环境的污染，更加安全环保。
具体实施方式
[0024]下面通过实施例对本专利技术进行详细描述。
[0025]实施例1。
[0026]（1）首先利用破碎机将大块的矸石破碎，通过筛网将破碎后的矸石颗粒进行筛分成0-1mm、1-2mm的颗粒，其中0-1mm的颗粒比例为62%，备用。
[0027]（2）称取45Kg矿渣、55Kg粉煤灰混合后放入高速粉磨机中，粉磨20min，粉磨方法为：粉磨5min，停1min；得到矿渣-粉煤灰微粉。
[0028]所述的矿渣主要成分为CaO、Al2O3、SiO2、MgO。
[0029]所述的粉煤灰CaO含量为28%，游离态氧化钙（f-CaO）含量为5.4%。
[0030]所述的高速粉碎机转速为5100r/min，出料细度为5~10um。
[0031]（3）取50Kg火电厂25℃的废热水放置于保温桶中，并在保温桶中加入步骤（2）中粉磨后的矿渣-粉煤灰微粉，搅拌1h，搅拌速度为30r/min，制成矿渣-粉煤灰胶凝料浆。
[0032]（4）称取步骤（1）中筛分后的0-1mm、1-2mm的矸石颗粒100Kg，加入步骤（3）制成的矿渣-粉煤灰胶凝料浆中，搅拌均匀后制成煤矿胶结充填材料。
[0033]表1为实施例1制备的胶结充填材料的性能指标。
[0034]表1
。
[0035]实施例2。
[0036]（1）首先利用破碎机将大块的矸石破碎，通过筛网将破碎后的矸石颗粒进行筛分成0-1mm、1-2mm的颗粒，其中0-1mm的颗粒比例为65%，备用。
[0037]（2）称取47Kg矿渣、53Kg粉煤灰混合后放入高速粉磨机中，粉磨25min，粉磨方法为：粉磨5min，停1min；得到矿渣-粉煤灰微粉。
[0038]所述的矿渣主要成分为CaO、Al2O3、SiO2、MgO。
[0039]所述的粉煤灰CaO含量为30.5%，其中游离态氧化钙（f-CaO）含量为5.8%。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:（1）首先利用破碎机将大块的矸石破碎，通过筛网将破碎后的矸石颗粒筛分成0-1mm、1-2mm的颗粒，其中0-1mm的颗粒比例为60%以上，备用；（2）将矿渣、粉煤灰混合物放入高速粉磨机中粉磨20~30min，粉磨方法为：粉磨5min，停1~2min，得到矿渣-粉煤灰微粉；（3）称取适量火电厂废热水放置于保温桶中，并在保温桶中加入步骤（2）中粉磨后的矿渣-粉煤灰微粉，搅拌1~4h，搅拌速度为30r/min，制成矿渣-粉煤灰胶凝料浆；（4）将步骤（1）中筛分后的0-1mm、1-2mm的矸石颗粒，加入步骤（3）制成的矿渣-粉煤灰胶凝料浆中，搅拌均匀后制成煤矿胶结充填材料。2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰-矿渣基胶结充填材料的制备方法，其特征在于，所述的矿渣、粉煤灰混...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震，娄芳，金士魁，贾永勇，
申请(专利权)人：新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所，
类型：发明
国别省市：