一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法；按重量百分比计，包括如下组分：免煅烧脱硫石膏/磷石膏75～81％，氧化镁12～16％，硫酸镁3～6％，柠檬酸1.2～1.9％，三聚磷酸钠0.48～1.75％，保水剂0.02～0.05％。本发明专利技术可直接用于矿山填充、灌注，具有流动度大，工作性能好，抗酸抗侵蚀、后期强度大及磷石膏消耗量大等特点。及磷石膏消耗量大等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及采矿工程领域，具体涉及一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着生态恢复发展的需求，矿山采空区治理备受关注。传统采用干式充填，将一些块石、砂石、土壤及工业废渣等通过人力或者机械抛运到待充填区域，形成可压缩的松散充填体。但该填充方式存在诸多缺陷，如密封性差，易出现地表下沉、移动、变形等现象，此外这些回填砂石、土壤需求量大，不宜获取等。近年来，出现了一些新的填充技术，如将一些尾砂与水泥等胶凝材料复合制备成充填材料。例如，专利申请公开号：CN112194451A，专利申请名称：一种用于填充矿山的胶结剂组合物及其制备方法，该专利申请以尾砂作为主要材料(用量60
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100份)，引入高岭土、矿渣、胶结剂和激发剂制备而成，有效利用了尾砂废弃物，但整个加工过程比较复杂，需要破碎、干燥、球磨等，经济性有限。又如专利申请公开号：CN112194443A，专利申请名称：一种赤泥基矿山充填胶结剂组合物及其制备方法，该专利申请主要成分包括赤泥、矿渣、钠基膨润土、硅藻泥、胶结剂和激发剂，由激发剂激活赤泥形成强度，此填充料制备过程中需要对赤泥进行破碎、干燥、球磨等。现有的一些填充材料主要以硅酸盐水泥作为胶结组分进行制备，而水泥价格上涨推高了充填成本，使得矿山充填采矿的经济效益下降，制约了充填采矿技术的应用和发展，
[0003]磷石膏的治理和利用问题是一个世界性的难题，我国是世界上最大的磷肥生产国家，同时也是最大的磷石膏副产国。由于磷石膏产量巨大，磷石膏综合利用产品的市场容量有限，目前还无法做到对磷石膏的全部利用。由于磷石膏堆存量很大，占用了大量的土地资源，磷石膏的处理成为一个急迫重要的课题。在国务院2009年节能减排工作计划当中，磷石膏的综合利用被列为资源化重点工程。
[0004]近年来，磷石膏的再生利用得到了较多的研究，与磷石膏相关的产品性能也有了较大的提高。如授权公告号：CN104628349B，专利名称：一种磷石膏基高流态灌浆材料，该专利以磷基高强石膏为基础原料，以粉煤灰为矿物掺合料，以电石渣和水泥为碱性激发剂，采用晶须对灌浆料改性，并配以一定量的缓凝剂、减水剂、保水剂和憎水剂而构成，其特点是流动性好、强度发展快和凝结时间短。又如授权公告号：CN102173709B，专利名称：一种性能可调的石膏基灌浆料，该专利采用半水石膏和矿渣粉为基础原料，以硅酸盐水泥为碱性激发剂，并配以一定粒径的石英砂、乳胶粉以及化学添加剂高效减水剂、高效缓凝剂、抗沉降剂、憎水剂和引气剂而成，具有耐水性好、流动度大和凝结时间快且易控的特点。从这些专利产品看，大多以硅酸盐水泥作为激发材料，辅以各种添加剂以提高流动性和力学性能及早强特性。这些产品制备时，其各添加剂的掺量对灌浆料性能影响显著，此外，所需的原材料品种繁多，并且对原材料组分的要求较高，部分原材料需要经过加工筛分才能投入使用。这样就加大了在矿山充填中使用磷石膏基灌浆料的经济成本，降低了效率，制约了磷石膏的使用范围。
[0005]脱硫石膏，是对含硫燃料(煤、油等)燃烧产生的烟气进行脱硫净化处理后得到的工业副产品。烟气脱硫技术符合国家节能减排的政策要求，但同时也带来了脱硫副产品即脱硫石膏的大量排放。目前脱硫石膏主要用于石膏制品及普通水泥生产的缓凝剂，但仍有大量石膏堆放在特定堆场，不仅占用土地，造成环境污染，更是对资源的巨大浪费，因此，发展脱硫石膏资源化利用技术填充矿坑有着明显的社会、经济和生态效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于利用工业废弃物免煅烧脱硫石膏/磷石膏，合理利用资源，通过技术改善和激发废弃物的潜在性能，提供一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种基于免煅烧石膏的矿山填充料，按重量百分比计，包括如下组分：
[0009][0010]优选的，所述免煅烧脱硫石膏/磷石膏的溶解度常数为5～25，含水量为18～22wt％。
[0011]优选的，所述氧化镁为轻烧活性氧化镁，其中轻烧活性氧化镁的活性含量大于65％。
[0012]优选的，所述硫酸镁为七水硫酸镁，白色晶体，硫酸镁的质量分数大于50％。
[0013]优选的，所述柠檬酸为一水柠檬酸，工业级，质量分数大于99％。
[0014]优选的，所述三聚磷酸钠为工业级，质量分数大于90％。
[0015]优选的，所述保水剂为甲基纤维素醚，为白色粉末。
[0016]本专利技术还提供了一种基于免煅烧石膏的矿山填充料的制备方法，包括：按比例称所需的免煅烧脱硫石膏/磷石膏、氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、三聚磷酸钠和保水剂充分搅拌均匀，形成混合粉料，再加入粉料重量35～40wt％的拌合水，充分搅拌2～3分钟。即可用于泵送充填施工。
[0017]本专利技术可以用于矿山和部分废弃地下空间的充填、加固、修补等。
[0018]本专利技术不同于以往以硅酸盐水泥作为胶结材的矿山填充灌浆料，而是以免煅烧脱硫石膏/磷石膏为基础材料，利用活性氧化镁与硫酸镁反应形成一种新的胶凝材料体系
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硫氧镁钙水泥；免煅烧脱硫石膏/磷石膏内含有的可溶性磷酸和柠檬酸一起作为改性剂加快了硫氧镁钙水泥和合成和耐水性，同时引入的三聚磷酸钠作为分散剂，起到减水和提升流动性功能，引入的甲基纤维素醚保证了填充料在泵送过程中的稳定性。
[0019]与其他已开发的石膏基灌浆料相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]1)原状免煅烧脱硫石膏/磷石膏使用量大，可达75％以上；
[0021]2)凝结硬化快，150～240min可以达到终凝；
[0022]2)大流动性，初始流动度能到达300mm，易于泵送灌注；
[0023]3)较强的耐水性，水下浸泡无分解现象，强度损失极小，软化系数较大；
[0024]4)较强的力学性能，相较于其他磷石膏基灌浆料28d抗压强度大多在1～3MPa，本专利技术灌浆料28d抗压强度能达到15～20Mpa。
[0025]因此，本专利技术提供了一种对原材料组分要求较低、无需二次加工或者筛分、用料种类较少的能大范围使用的填充料，制备得到的灌浆料除了流动性大之外，还具有较快的凝结硬化速度、较好的力学性能、很高的抗渗能力及原状脱硫石膏/磷石膏用量大等特点。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0027]以下实施例由免煅烧脱硫石膏/磷石膏、氧化镁、硫酸镁、柠檬酸、三聚磷酸钠和甲基纤维素醚按一定比例在现场搅拌机中混合均匀，根据工程应用需要，通过调整各个组分，可以获得所需要的性能。
[0028]本专利技术所述的免煅烧磷石膏即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于免煅烧石膏的矿山填充料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：2.根据权利要求1所述的一种基于免煅烧石膏的矿山填充料，其特征在于，所述免煅烧脱硫石膏/磷石膏的溶解度常数为5～25，含水量为18～22wt％。3.根据权利要求1所述的一种基于免煅烧石膏的矿山填充料，其特征在于，所述氧化镁为轻烧活性氧化镁，其中轻烧活性氧化镁的活性含量大于65％。4.根据权利要求1所述的一种基于免煅烧石膏的矿山填充料，其特征在于，所述硫酸镁为七水硫酸镁，白色晶体，硫酸镁的质量分数大于50％。5.根据权利要求1所述的一种基于免煅烧石膏的矿山填充料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊清平，熊晨，
申请(专利权)人：熊晨，
类型：发明
国别省市：