一种凝胶材料及矿山充填系统技术方案

本发明专利技术涉及一种凝胶材料及矿山充填系统，所述凝胶材料由工业固废、熟料和助磨剂干磨后获得；所述工业固废包括尾矿、炉渣、粉煤灰和脱硫石膏，所述尾矿、炉渣和粉煤灰和脱硫石膏占所述凝胶材料的重量份数分别对应为25～50份、10～20份、10～20份和5份；所述的炉渣为火力发电厂煤渣或者钢厂产生的钢渣；所述熟料占所述凝胶材料的重量份数为20～40份；所述助磨剂占所述凝胶材料的重量份数为0.5～1份。通过采用尾矿等工业固废原材料进行制备，其能够在矿山就地取材制备，相对以前采用水泥作为凝胶材料的方式，从材料费用和制备工艺上大量地节省了矿山充填的成本。该凝胶材料，再用于矿山填充，尾矿利用率高、社会和环境效益显著。社会和环境效益显著。社会和环境效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶材料及矿山充填系统


[0001]本专利技术涉及尾矿资源综合利用领域，具体涉及一种凝胶材料制备及矿山充填系统。

技术介绍

[0002]采矿工业在提供原材料的同时也对自然环境造成了不同程度的破坏，近年来，矿产需求不断增加，因采矿引起的废料排放问题以及环境破坏问题已经成为全球性严峻问题。矿产的开采、加工、消费过程均会破坏生态环境。矿山开采产生的废石被风蚀、水蚀后可发生风化，形成的污染物可进入地表水造成水污染，废石堆放会破坏废石区域植被，此外，废石在风的作用下可发生扬尘，对影响生态环境。矿山开采带来的尾砂被排放到江河、湖泊或海洋中，可造成江河湖水污染，影响生态平衡。矿山开采可引发地表塌陷或山体崩落，山体崩落或地表塌陷可导致崩落的岩体和石砂会毁压井巷，破坏地面构筑物，严重时还会造成人员伤亡，阻碍正常交通。疏干排水为矿山主要防治水手段，矿坑的产生可改变天然地下水流场，当地下水单元的补给量<矿坑排水量时，矿区地下水正常的流场关系就会被破坏，继而下降地下水位，严重时可导致水资源枯竭。
[0003]充填采矿法旨在利用充填体进行地压管理，抑制地表沉陷和围岩崩落，保护采矿现场生态环境平衡。从材料角度看，充填采矿法可分为3种，分别为胶结充填法、水砂充填法、干式充填法。
[0004]现有的胶结充填法的凝胶材料多用水泥作为凝胶材料进行充填，因胶凝材料材料用料较大，导致矿山充填成本较高。

技术实现思路

[0005]基于上述问题，本专利技术提供旨在提供一种凝胶材料制备及充填系统，该凝胶材料采用尾矿为主原料，用于降低充填成本。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种凝胶材料，所述凝胶材料由工业固废、熟料和助磨剂干磨后获得；所述工业固废包括尾矿、炉渣、粉煤灰和脱硫石膏，所述尾矿、炉渣和粉煤灰占所述凝胶材料的重量份数分别对应为25～50份、10～20份、10～20份和5份；所述的炉渣为火力发电厂煤渣或者钢厂产生的钢渣；
[0007]所述熟料占所述凝胶材料的重量份数为20～40份；
[0008]所述助磨剂占所述凝胶材料的重量份数为0.5～1份。
[0009]较佳地，所述尾矿中的二氧化硅的重量占所述尾矿的重量的50％以上
[0010]较佳地，所述尾矿通过尾矿原料进行烘干获得。
[0011]较佳地，所述尾矿通过尾矿原料与占凝胶材料的重量份数为1的褐煤进行烘干获得。
[0012]较佳地，所述凝胶材料用于形成膏体，所述助磨剂包括助磨载体、膏体早期凝结强度增强材料和比表面积提高材料；
[0013]所述膏体早期凝结强度增强材料包括三乙醇胺、芒硝、元明粉、明矾石和硫酸钙，所述比表面积提高材料包括三聚磷酸钠，所述助磨载体包括粉煤灰；
[0014]所述粉煤灰占所述助磨剂的重量份数为10～60份，所述三乙醇胺、芒硝、元明粉、明矾石和硫酸钙分别占所述助磨剂的重量份数为5～10份、5～15份、5～15份、10～20份和5～10份，所述三聚磷酸钠占所述助磨剂的重量份数为10
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20份。
[0015]进一步的，干磨后的凝胶材料比表面积为450m2/kg以上。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种凝胶材料制备系统，用于制备上述任一所述的凝胶材料，所述制备系统包括：
[0017]计量设备，包括分别用于对所述尾矿、炉渣、粉煤灰、熟料和助磨剂进行计量的计量装置；
[0018]球磨机，用于将各所述计量装置称量后的所述尾矿、炉渣、粉煤灰、熟料和助磨剂进行混合干磨；
[0019]选粉机，用于在干磨后进行粒度分级，以分选出符合要求比表面机的凝胶材料，并将比表面机不合格的被输送给所述球磨机。
[0020]较佳地，所述制备系统包括连通所述球磨机的热风炉，以对所述球磨机进行供热。
[0021]第三方面，本专利技术提供一种矿山充填系统，该系统包括：
[0022]将粗骨料和压滤后的尾矿中一种或两种、浓缩后的尾矿、以及如权利要求1
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3任一所述的凝胶材料进行混合搅拌，以获得膏体，其中，所述膏体储存于储料装置；以及通过填料装置将所述膏体输送到井下。
[0023]其中，所述矿山充填系统包括控制装置，控制装置用于获取储料装置内的膏体的浓度，并根据所述浓度调整输送至混合搅拌流程的所述粗骨料的重量或压滤后的尾矿的重量，以调整所述膏体的浓度，以使膏体浓度保持在75％
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82％。
[0024]较佳地，所述混合搅拌包含混匀搅拌和强力搅拌，强力搅拌用于对混匀搅拌混合料的流态进行转化，其通过控制搅拌速度和搅拌力度以形成均匀的膏体；
[0025]所述矿山充填系统包括：
[0026]计量设备，分别用于对来料进行计量的多个计量装置。
[0027]储料装置，包括用于将强力搅拌后的膏体进行存储的储料仓，所述储料仓配置有至少一个物位计和至少一个浓度计，用于形成警戒液位和获取储料仓内膏体的浓度；其中，所述浓度计设置于储料仓的入口。
[0028]填料装置，用于通过泵将所述膏体经由管道输送至矿山井下以进行充填；
[0029]控制装置，与所述计量装置和所述浓度计电性连接；用于基于所述浓度计获取的膏体浓度，控制用于粗骨料或者压滤后的尾矿增或减少称量的重量份数。
[0030]较佳地，所述矿山充填系统设置在矿山，所述矿山充填系统包括浓缩装置和压滤装置；
[0031]所述浓缩装置用于对矿山的尾矿进行浓缩，以在控制装置的控制下将浓缩后的尾矿输送给混合搅拌装置和/或压滤装置；
[0032]所述压滤装置用于将低浓度的尾矿进行浓缩压滤成高浓度的浓缩压滤尾矿；其中，所述浓缩压滤尾矿的浓度不低于75％；
[0033]所述控制装置配置为在所述储料仓的膏体浓度小于或大于预定浓度时，添加或减
小压滤后尾矿送入所述混匀搅拌装置，以使所述储料仓内的膏体的浓度在75％
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82％较佳地，所述控制装置配置为控制往所述混匀搅拌装置输送第一重量份数的浓缩压滤尾矿时相应控制减少往混合搅拌装置输送第一重量份数的第一尾矿。
[0034]优选地，所述破碎装置用于将压滤尾矿进行破碎，破碎后的尾矿经计量装置送入混匀搅拌装置。第四方面，本专利技术提供一种矿山充填系统，该系统包括：
[0035]混匀搅拌装置，用于将重量份数为85
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95份的第二尾矿和5
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15份的凝胶材料在混匀搅拌装置中进行搅拌，以使所述粗骨料、第二尾矿和凝胶材料能够充分混合；其中，所述第二尾矿为容易浓缩尾矿，浓缩后浓度高于60％的尾矿，所述第二尾矿和凝胶材料分别通过计量装置称量获得；混匀搅拌装置包含卧式螺旋搅拌机和一级搅拌机；
[0036]强力搅拌装置，用于对混匀搅拌后的混合料的流态进行转化，其通过控制搅拌速度和搅拌力度以形成预定浓度的膏体；其中，所述预定浓度为浓度75％
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82％；强力搅拌装置是二级强力搅拌机；
[0037]储料装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝胶材料，其特征在于，所述凝胶材料由工业固废、熟料和助磨剂干磨后获得；所述工业固废包括尾矿、炉渣、粉煤灰和脱硫石膏，所述尾矿、炉渣、粉煤灰和脱硫石膏占所述凝胶材料的重量份数分别对应为25～50份、10～20份、10～20份和5份；所述的炉渣为火力发电厂煤渣或者钢厂产生的钢渣；所述熟料占所述凝胶材料的重量份数为20～40份；所述助磨剂占所述凝胶材料的重量份数为0.5～1份。2.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述助磨剂包括助磨载体、膏体早期凝结强度增强材料和比表面积提高材料；所述膏体早期凝结强度增强材料包括三乙醇胺、芒硝、元明粉、明矾石和硫酸钙，所述比表面积提高材料包括三聚磷酸钠，所述助磨载体包括粉煤灰；所述粉煤灰占所述助磨剂的重量份数为10～60份，所述三乙醇胺、芒硝、元明粉、明矾石和硫酸钙分别占所述助磨剂的重量份数为5～10份、5～15份、5～15份、10～20份和5～10份，所述三聚磷酸钠占所述助磨剂的重量份数为10
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20份。3.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，干磨后的凝胶材料比表面积为450m2/kg以上。4.一种矿山充填系统，其特征在于，包括搅拌装置，其用于：将粗骨料和压滤后的尾矿中一种或两种、浓缩后的尾矿、以及如权利要求1
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3任一所述的凝胶材料进行混合搅拌，以获得膏体，其中，所述膏体储存于储料装置；以及通过填料装置将所述膏体输送到井下；其中，所述矿山充填系统包括控制装置，控制装置用于获取储料装置内的膏体的浓度，并根据所述浓度调整输送至混匀搅拌流程的所述粗骨料的重量或压滤后的尾矿的重量，以调整所述膏体的浓度，以使膏体浓度保持在75％
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82％。5.根据权利要求4所述的矿山充填系统，其特征在于，所述混合搅拌包含混匀搅拌和强力搅拌，强力搅拌用于对混匀搅拌混合料的流态进行转化，其通过控制搅拌速度和搅拌力度以...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐立靖，
申请(专利权)人：鑫选厦门矿冶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：