一种矿山填充胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿山填充胶凝材料及其制备方法，属于矿山充填技术领域，包括如下重量份原料：超细尾砂

【技术实现步骤摘要】
一种矿山填充胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于矿山充填
，具体涉及一种矿山填充胶凝材料及其制备方法
。

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]目前主要的充填方法有：
1、
传统的水利充填，矿山选用分级的粗颗粒尾砂作为充填料，拌和水泥胶结送至井下，细颗粒的尾矿则排入尾矿库
。
然而此种方法面临的主要问题是成本过高，井下生产环境污染严重，充填体强度不均匀且容易受到设备的限制
。2、
全尾砂膏体充填，包括全尾砂胶结充填和高水固结全尾砂充填两种方法，其主要特点是：充填骨料为全粒级尾矿；尾矿需要过滤或浓缩达到
80
％左右的浓度；添加水泥等胶结剂和水调节充填料的流变性和强度
。
高浓度膏体充填的优越性在于其基本不析水，胶结剂用量少，充填体稳定性好
、
强度较高
、
尾矿用量大
、
对井下污染少，因此得到了广泛应用
。
但此种方法最大的隐患在于充填料浆易于堵管，需要设备的辅助填充，故而成本较高
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种矿山填充胶凝材料及其制备方法，以解决以下技术问题：现有矿山填充胶凝材料形成的充填体强度不均匀
、
流动性差易于堵管
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种矿山填充胶凝材料，包括如下重量份原料：超细尾砂
260
‑
300
份
、
河沙
90
‑
300
份
、
生石灰8‑
20
份
、
脱硫石膏
50
‑
100
份
、
水泥
20
‑
60
份
、
水
100
‑
200
份
、
分散剂
25
‑
50
份；
[0007]所述分散剂包括如下步骤制备：
[0008]氮气保护下，向反应容器中加入丙烯酰胺
、
苄乙基三甲基氯化铵
、
二甲基二烯丙基氯化铵中加入尿素
、
乙二胺四乙酸二钠
、
去离子水，以
250rpm
的速度搅拌
30
‑
50min
，滴加过硫酸铵，滴加亚硫酸氢钠，
80
‑
84℃
保温反应
3.5
‑
4h
，干燥
、
粉碎，得分散剂
。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，所述超细尾砂的粒径＜
70
μ
m。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述丙烯酰胺
、
苄乙基三甲基氯化铵
、
二甲基二烯丙基氯化铵中
、
尿素
、
乙二胺四乙酸二钠
、
去离子水
、
过硫酸铵
、
亚硫酸氢钠的质量比为
70
‑
75:200
‑
210:160
‑
165
：3‑5：
0.3
‑
0.4
：
1000
‑
2000
：
45
‑
50:45
‑
50。
[0011]作为本专利技术的进一步方案，所述过硫酸铵
、
亚硫酸氢钠的质量比为
1:1。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，所述过硫酸铵的滴加时间为
2.5
‑
3h
，所述亚硫酸氢钠的滴加时间为
2.5
‑
3h。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，所述一种矿山填充胶凝材料的制备方法，包括如下制
备步骤：
[0014]按配方称取原料，将超细尾砂
、
河沙
、
生石灰
、
脱硫石膏
、
水泥混合搅拌
10
‑
20min
，再加入水继续搅拌
10
‑
20min
，最后加入分散剂继续搅拌
10
‑
20min
，得一种矿山填充胶凝材料
。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术采用超细尾砂为主要原料，取代大部分水泥，相对于传统水利充填采用分级的粗颗粒尾砂作为充填料，拌和水泥胶结送至井下，细颗粒的尾矿则排入尾矿库，充分利用了细颗粒尾砂，本专利技术通过加入分散剂提高了超细尾砂的流动性，提高了矿山填充胶凝材料形成的充填体的强度的均匀性，其主要原理如下：
[0017]本专利技术利用自由基聚合机理，通过过硫酸铵
、
亚硫酸氢钠复合分解引发双自由基进攻丙烯酰胺
、
苄乙基三甲基氯化铵
、
二甲基二烯丙基氯化铵的不饱和碳碳双键，引发聚合形成三元聚合物分散剂；随着向矿山填充胶凝材料体系中加入分散剂，由于分散剂的分子结构中具有两亲性基团
(
亲水基团酰胺基团
、
疏水基团苯基
)
，提高了水对超细尾砂的润湿性和超细尾砂在矿山填充胶凝材料体系中的分散性，削减了颗粒间的摩擦阻力，从而提高了矿山填充胶凝材料的流动性；随着向矿山填充胶凝材料体系中加入分散剂，胶凝体系内部形成连续的聚合物膜，与水泥水化产物
、
氢氧化钙相互交织形成彼此交联的紧密连接网络，从而提高了矿山填充胶凝材料形成的充填体强度的均匀性
。
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
。
[0019]实施例1[0020]分散剂包括如下步骤制备：
[0021]氮气保护下，向反应容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种矿山填充胶凝材料，其特征在于，包括如下重量份原料：超细尾砂
260
‑
300
份
、
河沙
90
‑
300
份
、
生石灰8‑
20
份
、
脱硫石膏
50
‑
100
份
、
水泥
20
‑
60
份
、
水
100
‑
200
份
、
分散剂
25
‑
50
份；所述分散剂包括如下步骤制备：氮气保护下，向反应容器中加入丙烯酰胺
、
苄乙基三甲基氯化铵
、
二甲基二烯丙基氯化铵中加入尿素
、
乙二胺四乙酸二钠
、
去离子水，以
250rpm
的速度搅拌
30
‑
50min
，滴加过硫酸铵，滴加亚硫酸氢钠，
80
‑
84℃
保温反应
3.5
‑
4h
，干燥
、
粉碎，得分散剂
。2.
根据权利要求1所述的一种矿山填充胶凝材料，其特征在于，所述超细尾砂的粒径＜
70
μ
m。3.
根据权利要求1所述的一种矿山填充胶凝材料，其特征在于，所述丙烯酰胺
、
苄乙基三甲基氯化铵

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇航，王肃安，陈栋，
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：