一种适于全尾矿充填用的胶凝剂制造技术

本发明专利技术公开了一种适于全尾矿充填用的胶凝剂是由以下组分经过碾磨、混合而成，原料各组分按质量配比如下：贝利特-硫铝酸盐水泥15～40%，石膏2～10%，生石灰0～8%，矿渣微粉40～70%，粉煤灰0～10%，激活剂1～8%，激活促进剂0.1～0.5%，促凝剂0.1～0.5%，减水剂0.1～0.5%。本发明专利技术解决了全尾矿、-200目分级尾矿难固化和固化后强度不高的难题，使用该胶凝剂可使充填体的强度满足矿山充填开采对充填体的强度要求；能改善料浆的流动性，提高充填体的接顶性；能改善保水性能，减少料浆析水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种胶凝剂，尤其是涉及矿山尾矿充填用的胶凝剂，适用于矿山充填、露天采坑及塌陷区回填复垦，以及尾矿库、水库、塘堰等底部淤泥的固化处理，特别适于全尾矿胶结充填。属矿山充填材料

技术介绍
充填采空区是大量消纳尾矿、减少尾矿排放、堆存占地的重要途径，该技术将浓缩尾矿和胶凝材料配制成一定浓度的充填砂浆充填至采空区，形成具有一定强度的充填体。硅酸盐水泥是一种典型的建筑材料，其对水灰比有严格的技术要求，水灰比影响水泥浆凝聚结构及其硬化 后的密实度，过大或过小都会使强度等性能受到影响。硅酸盐类水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等，各种水泥的最佳水灰比不完全相同，但大都在0.45左右。矿山一般使用尾砂含量55 75%的尾砂浆作为料浆，灰浆比(水泥与料浆的比例)在1:4 10之间，多数是1:6 8，其水灰比大于2，甚至达到4。提高灰浆比，可降低水灰比，但胶凝剂用量大幅提高，增加了充填成本，降低采矿效益，经济上不可行；提高料浆中尾砂含量，也可以降低水灰比，但料浆中尾砂含量过高，料浆流动性差，输送成本上升，设备磨损增大，容易堵塞，充填难以接顶。因此，水泥并不适合用作矿山充填的胶凝材料。充填开采是控制地质灾害、实现无废开采和高效利用矿产资源的主要采矿方法，在贵金属、有色金属等附加值较高的矿山早已使用，现正逐步向铁矿等附加值较低的矿山推广应用。目前，充填开采普遍采用水泥为胶凝材料，以分级尾矿作充填骨料，很少有矿山采用全尾矿作为充填骨料。其主要原因是由于负200目的超细尾矿存在，使得排水困难，不利于水泥胶凝，特别是粉矿产生的尾矿，含泥量高，以水泥作为胶凝材料的全尾矿浆充填体强度低，很难达到矿房底部结构、一步采矿房和二步回采对充填体的强度要求。以分级尾矿作为充填骨料，尾矿的使用率只有40%左右，降低了尾矿的使用率，扩大了充填骨料的不足，同时，增加了尾矿分级成本。更重要的是分级产生的-200目(-0.074mm)细尾矿需输送到尾矿库存放，企业仍需征地建设或扩容尾矿库，增加企业的建设和管理成本；细尾矿排到尾矿库后，不易脱水板结，增加了尾矿库的安全隐患。为解决上述问题，人们对此进行了大量研究，研制了多种高水速凝复合材料。这些材料大都以高铝水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等为主要原料，配以石灰、石膏、粉煤灰和/或水渣微粉等为辅料，以及各种外加剂。中国专利申请号98804403.X公开了一种胶凝材料，该胶凝材料主要以高铝水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥的一种或它们以任意比例混合而成的混合物为主要成分，含量在65%左右，含量20%左右的石膏为辅料，再加以碱金属碳酸盐(Na2C03、Kf03)、LiOH或LiCl、CaCl2或NaCl等为外加剂，将天然砂、细沙和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物加入到低料浆浓度的尾矿中，形成料浆重量浓度为62 80%的砂浆，将上述胶凝剂按灰浆比1:5 50的量加入砂浆中。中国专利ZL03100286.2公开了一种似膏体充填用的胶凝材料，该材料主要由水淬的冶金矿渣、二水石膏、硬石膏、碱金属碳酸盐和氢氧化锂等组成，用分级尾矿或以全尾矿与砂石混合物为充填骨料，取得了较高的抗压强度。中国专利申请号201110403066.1公开了一种高水废弃泥浆用的固化剂，该固化剂以硫铝酸盐水泥熟料为主要胶凝成分，含量在50%左右，再配以矿渣、石膏、石灰、石灰石、Li2CO3、羟甲基纤维素醚等，按灰浆比15%和20%掺入泥浆中，取得了较好的抗压强度。中国专利申请号20110215876.4公开了一种矿山充填用高炉水淬渣胶凝剂，其主要含有普通硅酸盐水泥熟料粉末35 40%、水淬渣粉末35 40%，以及硬石膏和生石灰等，虽取得较高的抗压强度，但未说明充填骨料是否为全尾矿和/或高泥的粉矿尾矿。上述专利一类是采用硫铝酸盐为主要成分，虽较好的解决了料浆的高水和泥浆难以胶结的问题，胶凝体的早期强度较高，能够满足充填和胶凝的需要。但硫铝酸盐后期强度增长较小，胶结性能相对较差。同时，硫铝酸盐水泥的成本高，约是相同标号硅酸盐水泥的2 4倍，且生产厂家少，因此，该类胶凝剂价格高，影响了其在充填开采中的实际应用。另一类以普通硅酸盐水泥为主，该类胶凝剂价格低，在分级尾矿为骨料的充填中得到应用，但仍无法应用于全尾矿和-200目分级尾矿的胶凝中。
技术实现思路
本专利技术的任务就是针对现有技术存在的上述问题而提供一种成本低、施工简单的适于全尾矿充填用的胶凝剂，该胶凝剂解决了全尾矿、-200目分级尾矿及高泥尾矿难以胶结及胶结强度不高的问题，可使各类全尾矿作为充填骨料用于矿山的矿房充填和露天采坑的回填复垦。为实现本专利技术的上述任务，本专利技术一`种适于全尾矿充填用的胶凝剂是由以下组分经过碾磨、混合而成，原料各组分按质量配比如下:贝利特-硫铝酸盐水泥15 40%，石膏2 10%，生石灰O 8%，矿渣微粉40 70%，粉煤灰O 10%，激活剂I 8%，激活促进剂0.1 0.5%,促凝剂0.1 0.5%,减水剂0.1 0.5%O所述的生石灰占总组分质量的2 6%较优；所述的粉煤灰占总组分质量的4 8%为宜。所述贝利特-硫铝酸盐水泥为硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的复配物，基于硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的特性，将普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复配成贝利特-硫铝酸盐水泥，利用硫铝酸盐水泥的早强性和超强结合水的能力，一方面提供胶凝剂的早强性，另一方面降低水灰比，使得普通硅酸盐水泥更好的进行水化反应，发挥水泥的胶结作用，硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的质量配比为1:2 8。所述的激活剂为Na2C03、K2CO3> Na2SiO3和K2SiO3中的任意一种或任意两种及以上的混合物；上述四种物质都具有较强的碱性，能激活矿渣和粉煤灰的活性，促使矿渣与粉煤灰发生反应，提高胶凝体强度。综合四种物料的碱性强度和价格，优选Na2SiO3,其模数在1.0 1.5之间。所述激活促进剂为氟硅酸钠。氟硅酸钠主要与硅酸钠进行复配使用，有利于促进固化的进行，也有利于改善固化后的胶凝体强度，其与硅酸钠的复配比例在1:3 10之间为佳。所述促凝剂为Li0H、LiC03和LiCl中的任意一种或任意两种及以上的混合物。由于Li +的半径小，其极化作用强，水化半径更大，从而促进水化反应的进行，提高胶凝体的早期强度。优选纯度为98.0% 99.5%的无水氢氧化锂。所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸醚型减水剂。水泥加水拌合后，由于水泥颗粒之间的引力作用，水泥浆形成絮凝结构，约有10 30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自有流动和润滑作用，从而影响料浆的流动性，由于水泥颗粒絮凝在一起，使得水泥不能与骨料充分接触，不能完全发挥水泥的胶凝作用。加入减水剂后，减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有相同的负电荷，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，不但有效增加了料浆的流动性，利于充填接顶，而且还使水泥颗粒分散与骨料接触，提高了胶凝强度。所述石膏为无水石膏、半水石膏、一水石膏、二水石膏、磷石膏等中的一种或几种。其中无水石膏包括硬石膏、氟石膏、烧石膏中的一种或几种。石膏的加入主要是起一种激活作用。不同种类的石膏溶解速度差异很大，一水石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于全尾矿充填用的胶凝剂，其特征在于是由以下组分经过碾磨、混合而成，原料各组分按质量配比如下：贝利特?硫铝酸盐水泥????????15～40%，石膏???????????????????????2～10%，生石灰?????????????????????0～8%，矿渣微粉???????????????????40～70%，粉煤灰?????????????????????0～10%，激活剂?????????????????????1～8%，激活促进剂?????????????????0.1～0.5%，促凝剂?????????????????????0.1～0.5%，减水剂?????????????????????0.1～0.5%；所述的激活剂为Na2CO3、K2CO3、Na2SiO3和K2SiO3中的任意一种或任意两种及以上的混合物；所述的激活促进剂为氟硅酸钠；所述的促凝剂LiOH、LiCO3和LiCl中的一种或任意两种及以上的混合物；所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸醚型减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种适于全尾矿充填用的胶凝剂，其特征在于是由以下组分经过碾磨、混合而成，原料各组分按质量配比如下: 贝利特-硫铝酸盐水泥15 40%， 石骨2 10%， 生石灰O 8%， 矿渣微粉40 70%， 粉煤灰O 10%， 激活剂I 8%， 激活促进剂0.1 0.5%， 促凝剂0.1 0.5%, 减水剂0.1 0.5% ； 所述的激活剂为Na2C03、K2CO3> Na2SiO3和K2SiO3中的任意一种或任意两种及以上的混合物；所述的激活促进剂为氟硅酸钠；所述的促凝剂Li0H、LiC0jP LiCl中的一种或任意两种及以上的混合物；所述减水剂 为萘系减水剂或聚羧酸醚型减水剂。2.按权利要求1所述的一种适于全尾矿充填用的胶凝剂，其特征在于:所述贝利特-硫铝酸盐水泥为硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的复配物，其配比以质量计在1:2 8之间。3.按权利要求1或2所述的一种适于全尾矿充填用的胶凝剂，其特征在于:所述的激活剂为模数1.0 1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐修平，海冰，于先坤，杨晓军，徐静，华绍广，
申请(专利权)人：中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：