一种粉煤灰基矿山充填材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤灰基矿山充填材料及其制备方法，属于充填材料技术领域，包括如下重量份原料：尾矿渣

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰基矿山充填材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于充填材料
，具体涉及一种粉煤灰基矿山充填材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]矿产资源所提供的矿物原料
、
能源和建筑材料等，是人类赖以生存和社会发展中不可缺少的前提条件
。
矿业开发对人类社会的发展和进步产生着巨大的推动作用
。
地下采矿在获得矿物资源的同时，也产生了大量的地下采空区，采空区的失稳塌陷或崩塌，使大量的土地和植被遭受破坏，甚至造成安全事故，用充填法开采矿床，是保护地表不发生塌陷，实现采矿工业与环境协调发展最可靠的技术支持
。
[0003]目前的充填材料一般采用废石或者尾矿作为填充集料，水泥作胶结剂，但是水泥析水率大，且成本较高，占整个充填采矿工艺的
70
％以上
。
而粉煤灰是火力发电厂的工业废料，因其排放量大而严重污染环境，占用耕地面积，危害人类身体健康，若不加以利用和开发，将成为一大公害
。
由于粉煤灰的化学组成与水泥的化学组成十分相似，因此常作为水泥的活性混合外掺料在混凝土中广泛应用
。
但是粉煤灰由于活性较低，易引起早期强度过低，不能满足矿山充填材料的要求，因此，大幅度激发粉煤灰的活性，提高早期强度，在满足矿山充填材料的技术要求下，在矿山充填材料中大量使用粉煤灰，对于粉煤灰的应用范围的扩大具有重要意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种粉煤灰基矿山充填材料及其制备方法，以解决以下技术问题：提高矿山充填材料的保水率
、
降低矿山充填材料的成本
、
在满足矿山充填材料的技术要求下，激发粉煤灰的活性，提高早期强度
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种粉煤灰基矿山充填材料，包括如下重量份原料：尾矿渣
200
‑
300
份
、
水泥
10
‑
30
份
、
减水剂5‑
10
份
、
脱硫石膏
60
‑
100
份
、
改性粉煤灰
140
‑
180
份
、13
‑
20
份纳米材料
、
木质素
30
‑
60
份
、
水
120
‑
140
份；
[0007]所述改性粉煤灰包括如下步骤制备：
[0008]步骤一：将粉煤灰球磨至粒径为
6.5
‑
13
μ
m
，得细粉煤灰；
[0009]步骤二：向细粉煤灰中加入质量分数为
83
‑
85
％的氢氧化钾溶液，超声研磨
30
‑
60min
，加入
β
‑
D
‑
甘露糖醛酸
、
α
‑
L
‑
古洛糖醛酸，搅拌升温至
70
‑
100℃
，反应
40
‑
100min
，得改性粉煤灰
。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂
、
萘系减水剂
、
三聚氰胺系减水剂
、
氨基磺酸盐系减水剂
、
脂肪酸系减水剂
、
聚羧酸系减水剂中的任意一种
。
[0011]作为本专利技术的进一步方案，所述纳米材料为纳米二氧化硅
、
纳米氧化铝
、
纳米黏土
、
纳米偏高岭土
、
纳米碳酸钙
、
纳米氧化钛
、
纳米氧化铜
、
碳纳米管
、
石墨烯中的任意一种
或多种以任意比例混合
。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，所述细粉煤灰
、
氢氧化钾溶液
、
β
‑
D
‑
甘露糖醛酸
、
α
‑
L
‑
古洛糖醛酸的质量比为
100
：2‑6：3‑
3.5:3
‑
3.5。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，所述一种粉煤灰基矿山充填材料的制备方法，包括如下制备步骤：
[0014]步骤1：按配方称取原料，将尾矿渣
、
水泥
、
减水剂
、
脱硫石膏
、
改性粉煤灰放入粉碎机中干磨，直至可过
300
目筛，得到粉体
A
；
[0015]步骤2：将步骤一得到的粉体
A
与纳米材料
、
木质素
、
水混合搅拌
30
‑
40min
，得一种粉煤灰基矿山充填材料
。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术以矿井排放水，电厂排放的粉煤灰等工业废弃物为主要材料，实现废物利用，降低了成本，并通过粉煤灰进行改性及与尾矿渣
、
水泥
、
减水剂
、
脱硫石膏
、
纳米材料
、
木质素
、
水进行复合，有效提高了粉煤灰基矿山充填材料的保水率和早期强度，其主要原理如下：
[0018](1)
本专利技术粉煤灰进行逐步改性，首先通过球磨有效地破坏粉煤灰的外层结构，降低
S i
‑
O
‑
S i
或
Al
‑
O
‑
Si
的聚合度，使得原本以
S i
‑
O
‑
Si
和
Al
‑
O
‑
Si
稳定结构存在的硅酸盐和硅铝酸盐发生解聚，释放出更多的活性硅
、
铝物质；粉煤灰中
CaO
水化生成
Ca(OH)2碱性水溶液，并释放出大量的能量，促进硅酸钙和铝酸钙胶凝物质的生成，提高粉煤灰基矿山充填材料的粘结性；同时粉煤灰中的活性
S iO2、Al2O3与氢氧化钾发生反应，进一步促进硅酸钙和铝酸钙胶凝物质的生成，提高粉煤灰基矿山充填材料的粘结性；并且水化生成的
Ca(OH)2会扩散到粉煤灰体周围，进一步破坏粉煤灰结构，使活性的
S iO2、Al2O3释放出来，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种粉煤灰基矿山充填材料，其特征在于，包括如下重量份原料：尾矿渣
200
‑
300
份
、
水泥
10
‑
30
份
、
减水剂5‑
10
份
、
脱硫石膏
60
‑
100
份
、
改性粉煤灰
140
‑
180
份
、13
‑
20
份纳米材料
、
木质素
30
‑
60
份
、
水
120
‑
140
份；所述改性粉煤灰包括如下步骤制备：步骤一：将粉煤灰球磨至粒径为
6.5
‑
13
μ
m
，得细粉煤灰；步骤二：向细粉煤灰中加入质量分数为
83
‑
85
％的氢氧化钾溶液，超声研磨
30
‑
60min
，加入
β
‑
D
‑
甘露糖醛酸
、
α
‑
L
‑
古洛糖醛酸，搅拌升温至
70
‑
100℃
，反应
40
‑
100min
，得改性粉煤灰
。2.
根据权利要求1所述的一种粉煤灰基矿山充填材料，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂
、
萘系减水剂
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇航，王肃安，
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：