【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镁渣材料，具体涉及一种镁渣基超高水填充材料制备方法。
技术介绍
1、超高水填充材料是基于煤矿开采填充的需要开发出的一种胶凝材料。根据gb/t39337-2020《综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术要求》，此种材料是指粉料与水混合制成浆体，通过水化反应凝结硬化，其水的体积占比达95％时，仍具有力学强度的水硬性胶凝材料。
2、传统煤矿采空区巷道回填技术存在充填环节多、工序复杂、易堵塞管路、环境污染、损害工人身心健康，以及消耗材料多、易造成浪费、成本高等问题。目前，国内外对于超高水材料的研究主要集中在填充工艺上，在原材料和外加剂方面的研究较少。公开号为cn116514508a的专利公开了一种超高水双液浆注浆材料及注浆工艺和设备，该材料包含主要成分为铝酸盐水泥的a料和由石膏、生石灰、缓凝剂、速凝剂、悬浮液混合而成的b料，通过将a料和b料分别加水制成a液和b液再混合制成超高水材料双液浆，然后注入注浆孔。该超高水双液浆注浆材料的固料用量少，环保无毒，井下作业粉尘较小，且超高水材料双液浆早期强度好，初凝时间可调控，制浆注浆工艺简单。但该超高水双液浆注浆材料仍然选用大量的水泥、石膏、生石灰等为原料，成本无法降低，并采用配料后分别加水搅拌再混合的使用方法，所需设备多，工艺较为复杂，两种原料存在比例不均等问题，生产过程中存在较大误差，不利于产品生产和效果；此外，水与干料的比例最高为5：1，用水量少导致同体积填充要求时使用干料量大，造成使用成本提高。
3、综合来说，现有的超高水材料在使用过程中存在以下缺点：(1
4、镁渣是炼镁行业产生的废弃物，利用率低且价格低廉。我国陕西省榆林市境内存在数量众多的炼镁厂，由于当地交通便利且镁矿保有量巨大，随着金属镁使用范围的增加，其镁渣的产量也逐年增加，大量的镁渣被当作废弃物堆放，不仅占用土地，还造成环境污染。因此，如何对镁渣进行利用以实现资源的转化成为当务之急。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种镁渣基超高水填充材料制备方法。该方法采用镁渣为原料起到水化产物晶核作用，且其水化产物与硫铝酸盐水泥的水化产物形成整体空间结构，提高材料强度并增大材料含水量，结合加入膨胀性珍珠岩及吸水树脂改善材料浆体流动性并减水泌水，同时镁渣与硫铝酸盐水泥促进了水化过程，缩短了凝结时间，获得疏松多孔膨胀体结构的镁渣基超高水填充材料，解决了现有超高水填充材料的泌水、成本过高、凝结速度慢、强度低等问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、步骤一、将镁渣置于球磨机中进行粉磨，然后过0.9mm方孔筛，取筛下物得到镁渣粉；
4、步骤二、在5℃～30℃的环境中，将步骤一中得到的镁渣粉与硫铝酸盐水泥、吸水树脂、膨胀珍珠岩混合后加水，置于搅拌机中进行搅拌，得到混合料；
5、步骤三、将步骤二中得到的混合料注入模具中并采用塑料膜进行密封，然后置于0～10℃环境中模拟真实煤矿沿空巷道温度环境进行养护，到达养护龄期后脱模，得到镁渣基超高水填充材料。
6、本专利技术以镁渣粉为主原料，与硫铝酸盐水泥、吸水树脂、膨胀珍珠岩混合后加水形成混合料，入模后经密封养护得到镁渣基超高水填充材料。镁渣粉的矿物组成包括γ-c2s和β-c2s，在水存在条件下，本专利技术材料体系中具有水硬性的β-c2s水化产生水化产物c-s-h凝胶，粒径较小的γ-c2s在c-s-h凝胶中起到填充作用，作为晶核吸附水化产物，为水化产物提供依附条件，进而将材料体系连接为整体从而产生强度；同时，在水存在条件下，自身具有水硬性的硫铝酸盐水泥(sac)迅速水化，产生水化产物针棒状钙钒石。钙钒石相互搭接，并与c-s-h凝胶作用形成整体空间结构，提供早期强度，而水作为填充体充填在两种水化产物搭建的空间内，被水化产物包裹，大大增加了水的加入量。具有多孔结构的膨胀性珍珠岩作为细骨料分散在材料体系中，一方面为水化产物的附着提供条件，另一方面其多孔结构吸收大量水分，进一步增大材料体系含水量及体积，并利用膨胀性珍珠岩的形态效应增大混合料的浆体流动性，改善其工作性能。具有高吸水性的吸水树脂在材料体系中发挥锁水剂作用，充分吸收除水化用水外的多余水分，减少材料泌水，进而减少镁渣基超高水填充材料在巷道中的水分丧失。同时，膨胀性珍珠岩与吸水树脂均匀分散在混合浆料中，而水化产物吸附在其上，使得水化产物之间也相互联结成为整体，有利于提高镁渣基超高水填充材料的整体强度。
7、上述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤二中所述镁渣粉为10～70份，硫铝酸盐水泥为20～60份，吸水树脂为3～8份，膨胀珍珠岩为3～8份，且所述混合料的水固比为3：1～8：1。
8、本专利技术中的水固比是指混合料中所有干料与所加水的质量比。
9、上述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，步骤二中所述混合过程中还加入石膏、氢氧化锂、黄原胶和外加剂。
10、本专利技术通过加入石膏(化学式为caso4)，在水化过程中为钙矾石的生成提供硫酸根离子，与镁渣中含有的丰富钙离子反应生成水化硫铝酸钙即钙矾石，并促进sac水化，提高了材料体系中水化产物生成量。
11、本专利技术通过加入氢氧化锂作为镁渣的激发剂使用，氢氧化锂水解后产生氢氧根离子使混合料浆液呈碱性，镁渣粉颗粒在碱溶液环境中迅速溶解，其蕴含的大量钙硅离子反应生成水化硅酸钙凝胶，同时氢氧化锂与sac无反应，因此，水化硅酸钙凝胶与钙钒石共同作为主要强度来源为镁渣基超高水填充材料提供更高的强度。
12、本专利技术通过加入黄原胶，利用黄原胶的悬浮作用使得材料体系中的镁渣、水泥、膨胀性珍珠岩、吸水树脂等颗粒均匀悬浮于混合料浆液中，促进了混合料浆液中胶凝材料水化后形成的材料强度分布均匀。
13、上述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计所述石膏不超过11份，氢氧化锂不超过10份，黄原胶不超过4份，外加剂不超过10份。
14、上述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤二中所述镁渣粉为44份，硫铝酸盐水泥为32份，石膏为11份，氢氧化锂为0.6份，黄原胶为0.2份，吸水树脂为5.5份，膨胀珍珠岩为5.5份，外加剂为1.2份，且所述混合料的水固比为3：1。
15、上述的一种镁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤二中所述镁渣粉为10～70份，硫铝酸盐水泥为20～60份，吸水树脂为3～8份，膨胀珍珠岩为3～8份，且所述混合料的水固比为3：1～8：1。
3.根据权利要求2所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，步骤二中所述混合过程中还加入石膏、氢氧化锂、黄原胶和外加剂。
4.根据权利要求3所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计所述石膏不超过11份，氢氧化锂不超过10份，黄原胶不超过4份，外加剂不超过10份。
5.根据权利要求4所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤二中所述镁渣粉为44份，硫铝酸盐水泥为32份，石膏为11份，氢氧化锂为0.6份，黄原胶为0.2份，吸水树脂为5.5份，膨胀珍珠岩为5.5份，外加剂为1.2份，且所述混合料的水固比为3：1。
6.根据权利要求1所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于
...【技术特征摘要】
1.一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计步骤二中所述镁渣粉为10～70份，硫铝酸盐水泥为20～60份，吸水树脂为3～8份，膨胀珍珠岩为3～8份，且所述混合料的水固比为3：1～8：1。
3.根据权利要求2所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，步骤二中所述混合过程中还加入石膏、氢氧化锂、黄原胶和外加剂。
4.根据权利要求3所述的一种镁渣基超高水填充材料制备方法，其特征在于，按质量份数计所述石膏...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱苗淼，李忠育，李纪明，朱武卫，朱明明，侯嘉豪，索军森，
申请(专利权)人：陕西省建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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