一种矿山用填充材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及填充材料技术领域，具体为一种矿山用填充材料及其制备方法；所述填充材料由如下重量份原料组成：6～20份水泥、3～6份硅微粉、2～5份粉煤灰、58～75份混合物料、1.2～1.8份聚丙烯纤维、2.5～3.0份膨润土、3.0～3.5份柠檬酸石膏、1.0～1.5份无水硫酸钠、0.8～1.5份减水剂及5～8份水；以本发明专利技术自制的减水剂作为制备矿山用填充材料的原料能有效地提高填充材料的流动性能及泵送性能，提高了其工作性能；而且，本发明专利技术中还以硅微粉及粉煤灰等为原料进一步地改善了填充浆料的流动性及和易性，有效地保证了所制备的矿山用填充材料的品质。有效地保证了所制备的矿山用填充材料的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种矿山用填充材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及填充材料
，具体为一种矿山用填充材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]充填采矿法是指用砂、石等材料充填采空区，形成充填体支撑顶板、围岩，防止和减少顶板垮落和变形，减轻工作面的压力的一种采矿方法。其主要包括水力充填、机械充填、风力充填和胶结充填等几种。与长壁垮落采煤法相比，充填采煤法具有如下优点：有效地防止顶板垮落，减少地表下沉；降低坑木消耗，可不留或少留护巷煤柱，提高回采率；采空区充填体致密，不易漏风，开采厚煤层时，能防止自燃发火；用厂矿的废弃尾矿、矸石或炉渣作充填材料时，有利于矿区环境保护；5、减少采空区瓦斯涌出量。
[0003]目前，国内填充材料基本都是以水泥为主要胶凝材料，辅助掺加一些粉 煤灰和其他砂类细骨料以及一些辅助添加剂，其虽然具有较好的凝结效果及力学强度，但是其本身的流动性及泵送性相对较差，这在一定程度上降低了其工作性能。
[0004]基于上述所述，本专利技术提供一种矿山用填充材料及其制备方法，以解决上述所提出的相关技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种矿山用填充材料及其制备方法，所制备的填充材料不仅具有优良的流动性能及泵送性能，提高了其工作性能；而且，本专利技术中还以硅微粉及粉煤灰等为原料进一步地改善了填充浆料的流动性及和易性，有效地保证了所制备的矿山用填充材料的品质。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种矿山用填充材料，所述填充材料由如下重量份原料组成：6～20份水泥、3～6份硅微粉、2～5份粉煤灰、58～75份混合物料、1.2～1.8份聚丙烯纤维、2.5～3.0份膨润土、3.0～3.5份柠檬酸石膏、1.0～1.5份无水硫酸钠、0.8～1.5份减水剂及5～8份水。
[0007]更进一步地，所述减水剂的制备方法为：将有机产物投入反应设备中加热使之熔化，边搅拌变向其中加入质量为有机产物0.02～0.15%的二甲氨基苯，混合搅拌均匀后向反应设备中滴加复配液，并于2～3h滴加完毕；机械搅拌均匀后将其温度升至145～158℃，然后在3～5h内边搅拌边将有机胺滴至反应设备中；待滴加完毕后，将反应设备的温度降至55～65℃，并于此温度下保温处理70～100min；最后将反应设备内混合液的pH值调节至5.5～6.8，反应设备内所得混合组分即为减水剂成品。
[0008]更进一步地，所述复配液由质量分别为有机产物3.5～4.5倍的衣康酸、0.15～0.6%的过氧化苯甲酸叔丁酯及0.1～0.5%的3
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巯基丙酸混合搅拌均匀后制成；且有机胺的用量为衣康酸摩尔量的20～45%。
[0009]更进一步地，所述有机胺选用二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种。
[0010]更进一步地，所述有机产物的制备方法包括以下步骤：Ⅰ、将乙二醇单丙烯酸酯投入反应釜中，然后向反应釜中加入质量分别为乙二醇单丙烯酸酯0.08～0.18%的抑制剂、3～8%的反应促进剂；混合搅拌均匀后密封反应釜，抽真空后氮气置换至常压，如此重复3次；然后开启搅拌并升温至103～108℃；Ⅱ、向反应釜中持续通入摩尔量为乙二醇单丙烯酸酯10～40倍的环氧有机物，通过调节环氧有机物通入量将反应釜内的压强维持在0.2～0.4MPa的范围内；待环氧有机物反应完全且釜内压力不再下降时，将反应釜抽真空至
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0.08MPa以下，并在此条件下维持30～40min；Ⅲ、向反应釜中通入氮气使釜内压力恢复至常压，反应釜内的温度降低至85～90℃，然后在4～5h以内将摩尔量为乙二醇单丙烯酸酯10～25倍的缩水甘油缓慢滴至反应釜内，滴加完后继续保温搅拌反应4～6h；待反应完毕，将反应釜内所得混合料液自然冷却至室温，最后向混合料液中加入20～30%的磷酸水溶液将其pH调至6.5～7.8后出料，最终所得即为有机产物。
[0011]更进一步地，所述抑制剂选用对苯醌、对苯二酚、1，2
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二苯基
‑2‑
苦肼基中的任意一种。
[0012]更进一步地，所述反应促进剂选用乙氧基钠、乙氧基钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种。
[0013]更进一步地，所述环氧有机物选用环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的任意一种。
[0014]更进一步地，所述混合物料由石料及砂料共同组成，且混合物料的砂率为38～43%；所述石料选用粒径为5～8mm的重介质选矿尾矿石；砂料选用粒径为0.5～1.5mm的采矿碎石；水泥选用32.5水泥，硅微粉粒径为 0.15～0.4μm；粉煤灰的粒径为300～350目；聚丙烯纤维的直径为25～30μm，长度为8～12mm。
[0015]一种矿山用填充材料的制备方法，包括以下步骤：准确称取制备填充材料所需的各种原料，然后将各原料转入混料设备中，然后启动搅拌装置拌合5～10s后缓慢将水注入混料设备中，并于25～35s内完全注入；最后再搅拌3～5min后停止搅拌，最终混料设备内的混合浆料即为矿山用填充材料成品。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中以乙二醇单丙烯酸酯、缩水甘油等为原料，通过反应促进剂的使用能够有效地提高反应速率的进行，抑制剂的使用能更好地保护起乙二醇单丙烯酸酯分子中的活性双键，减少双键被体系中产生的自由基破坏的几率，从而有效提高了所制备的有机产物的品质。本专利技术制备的有机产物的亲水性及亲油性可以调节，且其相对分子量及支化程度也可以进行人为调控。更为重要的是所制备的有机产物具有较高的反应活性，能与诸多不饱和单体发生共聚反应。
[0017]2、本专利技术以自制的有机产物、二甲氨基苯、有机胺及由衣康酸、过氧化苯甲酸叔丁酯及3
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巯基丙酸组成的复配液等为原料，在过氧化苯甲酸叔丁酯及3
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巯基丙酸等物质的作用下有机产物与衣康酸之间发生共聚反应，最终制备出具有优良的减水分散功效的减水剂。以本专利技术自制的减水剂作为制备矿山用填充材料的原料能有效地提高填充材料的流动
性能及泵送性能，提高了其工作性能。而且本专利技术中还以硅微粉及粉煤灰等为原料进一步地改善了填充浆料的流动性及和易性，有效地保证了所制备的矿山用填充材料的品质。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
实施例
[0019]一种矿山用填充材料，填充材料由如下重量份原料组成：6份水泥、3份硅微粉、2份粉煤灰、58份混合物料、1.2份聚丙烯纤维、2.5份膨润土、3.0份柠檬酸石膏、1.0份无水硫酸钠、0.8份减水剂及5份水；其中，混合物料由石料及砂料共同组成，且混合物料的砂率为38%；石料选用粒径为5mm的重介质选矿尾矿石；砂料选用粒径为0.5mm的采矿碎石；水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山用填充材料，其特征在于，所述填充材料由如下重量份原料组成：6～20份水泥、3～6份硅微粉、2～5份粉煤灰、58～75份混合物料、1.2～1.8份聚丙烯纤维、2.5～3.0份膨润土、3.0～3.5份柠檬酸石膏、1.0～1.5份无水硫酸钠、0.8～1.5份减水剂及5～8份水。2.根据权利要求1所述的一种矿山用填充材料，其特征在于，所述减水剂的制备方法为：将有机产物投入反应设备中加热使之熔化，边搅拌变向其中加入质量为有机产物0.02～0.15%的二甲氨基苯，混合搅拌均匀后向反应设备中滴加复配液，并于2～3h滴加完毕；机械搅拌均匀后将其温度升至145～158℃，然后在3～5h内边搅拌边将有机胺滴至反应设备中；待滴加完毕后，将反应设备的温度降至55～65℃，并于此温度下保温处理70～100min；最后将反应设备内混合液的pH值调节至5.5～6.8，反应设备内所得混合组分即为减水剂成品。3.根据权利要求2所述的一种矿山用填充材料，其特征在于：所述复配液由质量分别为有机产物3.5～4.5倍的衣康酸、0.15～0.6%的过氧化苯甲酸叔丁酯及0.1～0.5%的3
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巯基丙酸混合搅拌均匀后制成；且有机胺的用量为衣康酸摩尔量的20～45%。4.根据权利要求2所述的一种矿山用填充材料，其特征在于：所述有机胺选用二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种。5.根据权利要求2所述的一种矿山用填充材料，其特征在于，所述有机产物的制备方法包括以下步骤：Ⅰ、将乙二醇单丙烯酸酯投入反应釜中，然后向反应釜中加入质量分别为乙二醇单丙烯酸酯0.08～0.18%的抑制剂、3～8%的反应促进剂；混合搅拌均匀后密封反应釜，抽真空后氮气置换至常压，如此重复3次；然后开启搅拌并升温至103～108℃；Ⅱ、向反应釜中持续通入摩尔量为乙二醇单丙烯酸酯10～40倍的环氧有机物，通过调节环氧有机物通入量将反应釜内的压强维持在0.2～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈栋，郑宇航，
申请(专利权)人：铜陵石金循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：