半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料及其用于矿井充填的方法技术

本发明专利技术提供了一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料，由胶凝材料、骨料、外加剂和水搅拌得到，各组分占比为：胶凝材料5％～19％、骨料60％～70％、外加剂0.1％～1％、水20％～30％；本发明专利技术以磷化工行业副产半水磷石膏为主要原料混合辅料作为胶凝材料，以磷尾矿及矿山废石作为骨料，制备出具有早期强度高、泌水性好、流动性好、耐水性好的混合充填材料。本发明专利技术的半水磷石膏、磷尾矿和废石均为工业废渣，将磷石膏和磷尾矿、废石变废为宝，有效地治理了磷石膏和磷尾矿废渣对环境的污染和危害，同时成本低廉，与市场同类产品相比，具有明显价格优势，具有更好的市场前景。具有更好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料及其用于矿井充填的方法


[0001]本专利技术涉及工业固废综合利用和矿井充填材料
，尤其涉及一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料及其用于矿井充填的方法。

技术介绍

[0002]磷石膏是湿法生产磷酸过程中的副产物。根据湿法磷酸生产工艺的不同，副产的磷石膏成分也不同：二水法磷酸工艺副产物主要成分为CaSO4·
2H2O，半水法磷酸工艺副产物主要成分为CaSO4·
1/2H2O。磷尾矿是磷矿在开采和生产磷精矿时提取精矿后剩下的尾渣，粒径较小，90％过200目筛，40％过325目筛，主要由钙镁碳酸盐矿物组成。磷石膏和磷尾矿都是磷化工生产过程中副产的固体废弃物，企业每年都要投入大量资金进行堆放，这两种废弃物如果能够综合利用起来，能够给磷化工企业减轻很大的负担。同时，矿山采矿过程中剥离出大量的废石若不加以利用，也存在资源浪费和加大处理成本的问题。
[0003]近年来，有人在研究以二水磷石膏为主要填料进行矿山充填的技术，如申请号为200710077624.3的中国专利技术专利公开了一种水泥、粉煤灰、磷石膏比例为1:1:4～6的充填材料，该方法以水泥和粉煤灰为胶凝材料，磷石膏为填料，能够利用磷石膏，但制得的填料强度较低，14天强度仅为2
‑
3MPa。申请号为201310731705.6的中国专利公开了一种以生石灰、磷石膏、矿渣微粉制备的充填材料，该方法用石灰提供碱性环境，磷石膏为激发剂来激发矿渣微粉的胶凝性，并通过添加早强剂来提高充填体早期强度，3天可以达到3MPa，但是配方中磷石膏利用量较低，只能占总原料的35％～45％。
[0004]申请号为201610040283.1的中国专利公开了一种采用半水磷石膏、尾砂和石灰制备的胶结充填料，其中全尾砂：半水磷石膏＝1:3～1:4，石灰：半水磷石膏＝1.2％～2.0％，半水磷石膏结晶水含量在9.5％以内，该方法制备的充填体浓度69％时，塌落度25cm，流动性好，7天强度6.9MPa，但该方法添加尾矿量少，若提高尾矿添加量，充填体强度衰减严重。
[0005]申请号为201910012823.9的中国专利公开了一种磷石膏充填体的制备方法，该本专利技术利用巴氏芽孢杆菌的MICP技术，利用菌液、胶结溶液、磷石膏粉体之间的相互作用，使其产生部分碳酸钙，使得磷石膏由松散的状态转变为充填体这样一种固结状态，实现了磷石膏的二次利用。该方法得到的磷石膏充填体的可溶性氟和可溶性五氧化二磷，分别下降了98.3％和78.9％，有效降低了充填体中有害物质的释放，但其单轴抗压强度太低，仅为800KPa。
[0006]因此，利用半水磷石膏、尾矿和废石制备一种性能优异的充填材料具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题在于提供一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料，该充填材料具有优异的强度、合适的凝结时间以及优异的耐水性。
[0008]有鉴于此，本申请提供了一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料，由胶凝
材料、骨料、外加剂和水制备得到；各组分含量按质量百分比计，所述胶凝材料为5％～19％，所述骨料为60％～70％，所述外加剂为0.1％～1％，所述水为20％～30％；
[0009]按照质量百分比计，所述骨料包含如下组分：磷尾矿80％～100％，废石0％～20％；
[0010]按照质量百分比计，所述胶凝材料由以下组分制备得到：35～55wt％的半水磷石膏，5～25wt％的磷渣粉，35～55wt％的矿渣微粉，3～15wt％的生石灰。
[0011]优选的，所述磷尾矿是矿物选矿后剩余的全尾矿，平均粒径为10～75μm。
[0012]优选的，所述废石是采矿剥离出来的废石，粒径范围为1～20mm。
[0013]优选的，半水磷石膏是由半水湿法磷酸工艺副产物新鲜半水磷石膏烘干而得，所述半水磷石膏的结晶水含量为4～8wt％，附着水含量0～2wt％，水溶P2O
5 0.1～1wt％，水溶F0.1～0.8wt％。
[0014]优选的，所述磷渣粉中CaO 40～60wt％，SiO
2 30～40wt％，活性≥S75级；矿渣微粉中CaO 30～50wt％，SiO
2 25～45wt％，Al2O3≥10wt％，活性≥S75级。
[0015]优选的，所述外加剂选自减水剂、泵送剂和缓凝剂中的一种或多种。
[0016]本申请还提供了所述的半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料用于矿井充填的方法，包括以下步骤：
[0017]按照配比将半水磷石膏、磷渣粉、矿渣微粉、生石灰、磷尾矿、废石、外加剂和水按照比例进行计量，通过破碎机将原料破碎后送入皮带；
[0018]皮带将物料送入双轴卧式搅拌机搅拌后，得到初步混合料；
[0019]将所述初步混合料通过活化机处理，得到混合料浆；
[0020]将所述混合料浆通过泵送或自流的方式充填到矿井下。
[0021]本申请提供的一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料，该充填材料由胶凝材料、骨料、外加剂和水制备得到；在本申请提供的充填材料中，胶凝材料和尾矿、废石混合制浆，半水磷石膏、磷渣粉、矿渣微粉和生石灰反应形成的石膏基地聚物作为胶结剂，尾矿和废石作为骨料，三者互相胶结形成整体，胶凝材料水化形成的C
‑
S
‑
H凝胶和钙矾石等物包裹尾矿填充了废石空隙，整体形成强度；此外，外加剂可调节料浆凝结时间，在材料及尾矿、废石颗粒表面吸附，吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低颗粒间的滑动阻力，从而使充填料浆流动性进一步提高，从而提高料浆浓度，使充填材料强度更高。通过胶凝材料水化形成的地聚物胶结尾矿和废石可形成致密的整体，降低孔隙率，从而提高充填体耐水性能。
[0022]本专利技术提供的充填材料用于矿井充填的方法，该方法工艺简单，只需将原料计量后破碎，将各组分物质混合后分别进行两级搅拌，则可通过泵送或自流的方式充填到井下，整个过程快速方便，可广泛应用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿用于矿井充填的方法流程示意图。
具体实施方式
[0024]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0025]本申请实施例提供了一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料，由胶凝材料、骨料、外加剂和水制备得到；各组分含量按质量百分比计，所述胶凝材料为5％～19％，所述骨料为60％～70％，所述外加剂为0.1％～1％，所述水为20％～30％；
[0026]按照质量百分比计，所述骨料包含如下组分：磷尾矿80％～100％，废石0％～20％；
[0027]按照质量百分比计，所述胶凝材料由以下组分制备得到：35～55wt％的半水磷石膏，5～25w本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半水磷石膏基地聚物胶结磷尾矿充填材料，由胶凝材料、骨料、外加剂和水制备得到；各组分含量按质量百分比计，所述胶凝材料为5％～19％，所述骨料为60％～70％，所述外加剂为0.1％～1％，所述水为20％～30％；按照质量百分比计，所述骨料包含如下组分：磷尾矿80％～100％，废石0％～20％；按照质量百分比计，所述胶凝材料由以下组分制备得到：35～55wt％的半水磷石膏，5～25wt％的磷渣粉，35～55wt％的矿渣微粉，3～15wt％的生石灰。2.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述磷尾矿是矿物选矿后剩余的全尾矿，平均粒径为10～75μm。3.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述废石是采矿剥离出来的废石，粒径范围为1～20mm。4.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，半水磷石膏是由半水湿法磷酸工艺副产物新鲜半水磷石膏烘干而得，所述半水磷石膏的结晶水含量为4～8wt％，附...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑秋，曹雪，卢龙，吴立波，李玉录，晏浩淋，王佳才，杨正斌，董洪桥，
申请(专利权)人：贵州福麟矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：