硫铁矿尾矿在矿山修复中的应用及矿山采空区的充填方法技术

本发明专利技术涉及硫铁矿尾矿在矿山修复中的应用及矿山采空区的充填方法，其主要是将硫铁矿尾矿制备成矿浆，将矿浆与混凝土砂浆按照6:1的体积比同时并同步地输送至矿山地下采空区进行充填，养护3~28天后，再进行修整、维护作业。本发明专利技术通过对硫铁矿尾矿回收利用，将其制成性能更优异的硫铁矿尾矿活化粉；硫铁矿尾矿活化粉与活化膏联合使用并参与反应；最终本发明专利技术所述矿浆所填充得到的区域，其试压强度（抗压强度）不但在早期有提升，养护完全后，性能更优异，稳定性好，抗渗性好，实现了矿山地下采空区的快速充填固化。区的快速充填固化。区的快速充填固化。

【技术实现步骤摘要】
硫铁矿尾矿在矿山修复中的应用及矿山采空区的充填方法


[0001]本专利技术涉及硫铁矿尾矿在矿山修复中的应用及矿山采空区的充填方法，属于硫铁矿


技术介绍

[0002]硫铁矿，别名黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿，分子式为FeS2，分子量为120。硫铁矿是一种重要的化学矿物原料，主要用于制造硫酸。
[0003]为了有效地利用硫铁矿尾矿矿渣，可以将该矿渣与盐酸溶液相互反应，将矿渣中残留的铁离子与氯离子结合得到一种高效的净水剂。或者是将矿渣与硫酸铵和氢氧化钠溶液进行反应，进而制备氧化铝和铁红等物质，或者是将这种尾矿矿渣作为制备导电材料的原材料。或者将其与粘结剂和填充剂等物质混合作为一种新型的涂料。而硫铁矿尾矿矿渣中含有二氧化硅和三氧化二铝等物质，将其作为制备混凝土的原材料，不仅解决了矿渣的堆放和污染环境的问题，也可充当混凝土的原材料；如果将矿渣替代一部分天然河砂和石子，也减少了天然河砂和石子的用量，但是，矿渣在混凝土中的力学性能仍比不上天然河砂和石子，故需要寻找其他手段弥补。
[0004]在混凝土领域中，现有研究：在等稠条件下，粉煤灰掺量依次为铁尾矿利用，铁尾矿加工烧制胶凝材料用量的0%、10%、15%、20%、25%、30%而增加，用水量随之有小幅的增加，但是分层度稍有降低，堆积密度7d和28d强度递减。当取代率超过30%时，砂浆3d、7d、28d强度有大幅降低，因此粉煤灰取代水泥率以不超过30%为宜。在砂浆稠度大致相同的条件下，砂浆的用水量与粉煤灰掺量的关系如下：当粉煤灰掺量在小于20%时，砂浆用水量与基准砂浆用水量变化不大，而当粉煤灰掺量大于25%时，用水量大幅增加，增加率大致为5%左右。
[0005]这种变化趋势主要原因如下：1）、当粉煤灰等量替代水泥后，由于形态效应，使得砂浆的工作性改善，不同颗粒大小的组合使其与水分子接触面减小，实际表现为用水量减少。
[0006]2）、粉煤灰作为一种活性材料加入水泥砂浆，会导致胶凝材料的总量增加，而胶凝材料的水化需要和水分子结合，因而实际表现为用水量的增加。
[0007]所以当砂浆的组成材料需水量大于减水量时，即表现出砂浆用水量的增加，反之则表现为用水量的减少。
[0008]综上分析，粉煤灰等量取代水泥配制混合砂浆和易性变化不大，但是砂浆早期强度测试结果显示较低，中后龄期强度继续保持增长，但是均不能满足基准砂浆强度的要求，相比较有降低。所以根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596
‑‑
2005)，通过多次试验，确定掺入粉煤灰的用量。
[0009]以NaCl、CaCl2、Na2SO4作早强剂间接激发粉煤灰活性，用NaCl、CaCl2作粉煤灰硅酸盐制品的早强剂，能不同程度地提高制品的强度，但其作用并不是在粉煤灰颗粒本身发生，而是通过加快石灰消解和增加石灰在水中的溶解度。食盐不仅具有上述作用，还能大大加
快形成硫铝酸盐的过程。
[0010]作为对矿山地下采空区进行充填，为保证强度以及质量，在一些区域如管桩、基桩、狭长裂缝区等，可使用C70混凝土来进行填充。但是，现有常规C70混凝土在试压强度、轴压强度、收缩值、碳化深度等方面不如C80混凝土，但是C80混凝土的成本较高。尤其是，对于C80混凝土来说，我公司经过大量的试验，如果掺入硫铁矿尾矿的矿粉，对性能影响很大。再加上C70混凝土、C80混凝土如果在抗渗性上能进一步提高，其在矿山地下采空区的应用前景会更广。
[0011]基于此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了硫铁矿尾矿在矿山修复中的应用及矿山采空区的充填方法，具体技术方案如下：矿山采空区的充填方法，将硫铁矿尾矿制备成矿浆，将矿浆与混凝土砂浆按照6:1的体积比同时并同步地输送至矿山地下采空区进行充填，养护3~28天后，再进行修整、维护作业。
[0013]上述技术方案的进一步优化，使用混凝土泵一对矿浆进行输送，采用六根软管一与混凝土泵一的输出端连通；使用混凝土泵二对混凝土砂浆进行输送，采用一根软管二与混凝土泵二的输出端连通；将软管一的末端按照中心对称的方式排列在软管二末端的外周，软管二的末端位于中央区域，在六根软管一的末端外部采用绑带进行绑扎；六根软管一和一根软管二构成输浆管。
[0014]上述技术方案的进一步优化，所述矿浆包括以下质量份组分：水
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150~200份；水泥
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350~400份；硫铁矿尾矿活化粉
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275~300份；中砂
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800~900份；碎石
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900~1000份；聚羧酸减水剂
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6.5~10份；活化膏
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5~6份。
[0015]上述技术方案的进一步优化，所述混凝土砂浆包括以下质量份组分：水
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150~160份；水泥
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350~400份；矿粉
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220~250份；中砂
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850~950份；碎石
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900~1000份；聚羧酸减水剂
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8.5~10份。
[0016]上述技术方案的进一步优化，所述活化膏的制备方法包括以下步骤：步骤P1、取香蒲的花序和苞片，将其晒干，得到干香蒲，干香蒲的水分含量小于或等于7%；步骤P2、将干香蒲先浸渍在澄清石灰水中最少3h，然后再将其浸渍在质量分数为
40
±
1%的硅酸钠溶液中最少3h，晾干，得到浸渍香蒲；步骤P3、将浸渍香蒲在无氧环境下于560~590℃下热裂解，收集冷凝后的液体与热裂解后剩余的固体并将二者混合均匀得到裂解混合物，向裂解混合物中加入2
‑
磺基苯甲酸酐和氢氧化钠，搅拌反应最少5h，之后再球磨最少1h，得到活化膏。
[0017]上述技术方案的进一步优化，所述硫铁矿尾矿活化粉的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、将硫铁矿尾矿球磨成粒径为0.5~1mm的硫铁矿尾矿粉；步骤S2、将凹凸棒土球磨成粒径为0.5~1mm的凹凸棒土粉；步骤S3、将硫铁矿尾矿粉、凹凸棒土粉、硅微粉混合搅拌均匀后，以水为润湿剂，使用湿法造粒机进行造粒，得到粒径为5~7mm的湿颗粒，采用流化床烘干，得到干颗粒；将干颗粒在470~490℃煅烧，得到烧结粒；步骤S4、将烧结粒浸入到三氟甲磺酸溶液中，浸泡时间为20~30min，之后捞出沥干，干燥后得到超强酸化粒；步骤S5、将超强酸化粒粉碎成粒径小于0.15mm的粉体，即得到硫铁矿尾矿活化粉。
[0018]上述技术方案的进一步优化，在步骤S3中，湿颗粒在流化床本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.矿山采空区的充填方法，其特征在于：将硫铁矿尾矿制备成矿浆，将矿浆与混凝土砂浆按照6:1的体积比同时并同步地输送至矿山地下采空区进行充填，养护3~28天后，再进行修整、维护作业。2.根据权利要求1所述的矿山采空区的充填方法，其特征在于：使用混凝土泵一对矿浆进行输送，采用六根软管一与混凝土泵一的输出端连通；使用混凝土泵二对混凝土砂浆进行输送，采用一根软管二与混凝土泵二的输出端连通；将软管一的末端按照中心对称的方式排列在软管二末端的外周，软管二的末端位于中央区域，在六根软管一的末端外部采用绑带进行绑扎；六根软管一和一根软管二构成输浆管。3.根据权利要求1所述的矿山采空区的充填方法，其特征在于，所述矿浆包括以下质量份组分：水
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150~200份；水泥
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350~400份；硫铁矿尾矿活化粉
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275~300份；中砂
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800~900份；碎石
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900~1000份；聚羧酸减水剂
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6.5~10份；活化膏
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5~6份。4.根据权利要求1所述的矿山采空区的充填方法，其特征在于，所述混凝土砂浆包括以下质量份组分：水
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150~160份；水泥
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350~400份；矿粉
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220~250份；中砂
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850~950份；碎石
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900~1000份；聚羧酸减水剂
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8.5~10份。5.根据权利要求3所述的矿山采空区的充填方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭华锋，马伟杰，张军，
申请(专利权)人：铜陵化工集团新桥矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：