CN108147684A - 一种充填胶结料配方及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充填胶结料配方及其使用方法，该充填胶结料配方以矿渣等活性材料为原料，其主要化学成分有SiO₂、AI₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、SO₃；具体原料如下：高炉渣；所占含量：80.2％；水泥孰料；所占含量：15.01％；石膏；所占含量：3.63％；固体水玻璃；所占含量：0.65％；早强剂；所占含量：0.51％；该防霉变饲料配方具有以下优点：充填强度高，胶结料的标砂强度，经检测抗折和抗压强度等可达到P.O42.5级普通水泥标准。实际使用结果证明胶结料材料对细粒级的尾砂有较强的胶结能力，在相同的灰砂比、充填浓度时，充填胶结料的充填强度比普通水泥高40～60％。

Description

一种充填胶结料配方及其使用方法

技术领域

本发明涉及矿用填充材料技术领域，尤其涉及一种充填胶结料配方及其使用方法。

背景技术

随着我们采矿业的不断发展和对环境资源保护的不断强化，越来越多的矿山采用了充填采矿方法，胶结剂作为充填采矿法的主要材料之一，占据了重要地位。充填体固化时间及强度，是影响采矿周期及矿石损失、贫化率的重要因素，充填成本的高低直接影响着矿石经济效益。目前，矿石井下采矿充填绝大多数使用尾砂做骨料，水泥做胶结材料，用于井下充填，还存在很多不足。如水灰比小、灰砂比较高、高浓度充填时混合物的流动性差、早期强度低，成本较高，这些均难以满足井下充填的要求。尤其是由于管道输送的需要，井下充填骨料多为细粒级尾砂，水泥无法发挥应有的固化作用。九十年代国内曾出现过高水材料用于井下充填。应用实践证明，高水材料虽克服了水泥固结材料的某些不足，改善了水灰比、灰砂比的调控范围，不需脱水，但由于充填工艺复杂、成本高，充填体有析水现象，至今未能广泛应用。

1、充填采矿法中，充填成本占采矿成本的1/3左右，充填成本中充填材料又占80％以上，因此寻求廉价而又能达到必需的物理力学性能的材料作矿用充填材料，是充填技术的主攻方向。

2、新发明的矿井充填胶结料是一种以固体废弃物未主要材料(固体废弃物利用率可达70％以上)，以活性激发理论为指导，采用简单的粉磨工艺而制备成的高性能胶凝材料。

一、充填的价值

矿山充填不仅是作为地下采矿的一个工序，满足采场地压管理的要求，还可以提高矿山开采率，是“三下”矿体得以顺利开采。随着人类可持续发展战略的需要，21世纪矿山充填的意义远不只局限于满足地下采矿的地压管理，还将逐渐展示出充分利用矿山资源和环境保护等方面的社会意义。因此，在矿山开采评估过程中应充分认识这一深层次上的意义，树立矿山充填开采的新观念。

二、合理开发矿产资源

从可持续发展的观点出发，矿产资源的合理开发应该是针对人类总体资源，即现有技术水平和经济环境下可以开发利用的当代资源和现有技术水平下还不能开采利用，或者即使能开采利用，但在经济上不合理的远景资源。矿山充填，特别是矿山胶结充填能使当代人子啊不能确定远景资源的条件下，为将来开发远景资源提供良好的开采环境，同时为综合开发和利用人类总体资源奠定了技术基础，是合理开发人类总体矿产资源的最佳技术途径。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种充填胶结料配方及其使用方法。本胶凝材料替代传统水泥用于矿山充填具有充填强度高、浆体流动性好、抗离析性好、泌水速度快，同时充填成本更加低廉等优点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种充填胶结料配方，该充填胶结料配方以矿渣等活性材料为原料，其主要化学成分有SiO₂、AI₂0₃、Fe₂0₃、CaO、MgO、SO₃；具体原料如下：

高炉渣；所占含量：80.2％；

水泥孰料；所占含量：15.01％；

石膏；所占含量：3.63％；

固体水玻璃；所占含量：0.65％；

早强剂；所占含量：0.51％。

优选的，所述早强剂为Na2CO3、NaNO2、Na2SO4或NaCl中的一种或多种试剂组合的混合物。

优选的，所述固体水玻璃为石英砂和纯碱按照一定比例定量称取后，经过混料机混料，再经由高温熔炼后，冷却所得。

优选的，所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥或复合硅酸盐水泥的其中一种或多种组合的混合物。

一种充填胶结料配方的使用方法，该充填胶结料配方的使用方法包括以下步骤：

S1、原料选择：选取纯度较高的高炉渣、水泥孰料、石膏、固体水玻璃和早强剂，并且去除其中杂质，等待下一步骤；

S2、原料配比：将去除杂质后的原料，按照配方所占比重逐个称量取出，并且分开放置，其中放置容器为密闭容器，等待下一步骤；

S3、辅料选择：选取单一或多种磁铁尾矿组合的混合料，密封放置，等待下一步骤；

S4、辅料量取：按照一定灰砂比进行量取，其中灰砂比为1:2～1:32，可在饱和浓度范围内，根据需要任意调节减少灰砂比。

S5、材料混合：将量取后的原料加入混料机进行混合，然后将混合后的原料按照灰砂比与磁铁尾矿进行混合；混合时，可加入适当水量，等待下一步骤；

S6、将混合后的材料，通过输料泵输送或自流输送至采场的填充区域，等待脱水固化。

优选的，所述S6步骤的固化等待时间为24小时。

本发明提供的一种充填胶结料配方及其使用方法，具有以下优点：

1、充填强度高，胶结料的标砂强度，经检测抗折和抗压强度等可达到P.O42.5级普通水泥标准。实际使用结果证明胶结料材料对细粒级的尾砂有较强的胶结能力，在相同的灰砂比、充填浓度时，充填胶结料的充填强度比普通水泥高40～60％。

2、充填胶结料的全尾砂浆体的流动性好：胶结料与水泥相比，尾砂浆体流动度高约30％。

3、抗离析性好：普通水泥用于全尾砂充填时，经常出现严重的泌水和离析现象：表层浓度较下层低的多，较细的水泥混合材如粉煤灰等集中浮于表面，表层难以硬化，影响施工作业、降低充填体质量。但胶结料用于全尾砂充填时，提高了其抗离析性能和充填性能，保证了充填体的各龄期强度，稳定了充填质量。

4、低水化热：充填胶结料与普通水泥相比，其水化热很低，在井下进行大面积充填时，不会产生充填体膨胀和产生裂纹现象。

5、成本低廉：在满足相同的全尾砂充填强度要求时，胶结料的实际用量较水泥少40％以上。根据充填体一般强度要求，实际灰砂比达1:4～1:16，提高了尾砂利用量和采矿回采量，降低了尾砂的处理成本。

附图说明

图1为本发明胶结料-单一磁铁矿尾砂配比强度试验结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例(依次选取不同水灰比材料，混合后进行强度试验结构)

实施例范围：(1:2～1:32)

具体实施方式如下：

一种充填胶结料配方，该充填胶结料配方以矿渣等活性材料为原料，其主要化学成分有SiO₂、AI₂0₃、Fe₂0₃、CaO、MgO、SO₃；具体原料如下：

高炉渣；所占含量：80.2％；

水泥孰料；所占含量：15.01％；

石膏；所占含量：3.63％；

固体水玻璃；所占含量：0.65％；

早强剂；所占含量：0.51％。

所述早强剂为Na2CO3、NaNO2、Na2SO4或NaCl中的一种或多种试剂组合的混合物。

所述固体水玻璃为石英砂和纯碱按照一定比例定量称取后，经过混料机混料，再经由高温熔炼后，冷却所得。

所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥或复合硅酸盐水泥的其中一种或多种组合的混合物。

一种充填胶结料配方的使用方法，该充填胶结料配方的使用方法包括以下步骤：

S1、原料选择：选取纯度较高的高炉渣、水泥孰料、石膏、固体水玻璃和早强剂，并且去除其中杂质，等待下一步骤；

S2、原料配比：将去除杂质后的原料，按照配方所占比重逐个称量取出，并且分开放置，其中放置容器为密闭容器，等待下一步骤；

S3、辅料选择：选取单一或多种磁铁尾矿组合的混合料，密封放置，等待下一步骤；

S4、辅料量取：按照一定灰砂比进行量取，其中灰砂比为1:2～1:32，可在饱和浓度范围内，根据需要任意调节减少灰砂比。

S5、材料混合：将量取后的原料加入混料机进行混合，然后将混合后的原料按照灰砂比与磁铁尾矿进行混合；混合时，可加入适当水量，等待下一步骤；

S6、将混合后的材料，通过输料泵输送或自流输送至采场的填充区域，等待脱水固化。

所述S6步骤的固化等待时间为24小时。

检测结果如图1，从图中数据可直观看出，按照充填胶结料配方进行混合后，磁铁尾矿强度更为稳定，并且固化速度更加快速。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种充填胶结料配方，其特征在于：该充填胶结料配方以矿渣等活性材料为原料，其主要化学成分有SiO₂、AI₂0₃、Fe₂0₃、CaO、MgO、SO₃；具体原料如下：

高炉渣；所占含量：80.2％；

水泥孰料；所占含量：15.01％；

石膏；所占含量：3.63％；

固体水玻璃；所占含量：0.65％；

早强剂；所占含量：0.51％。

2.根据权利要求1所述的一种充填胶结料配方，其特征在于：所述早强剂为Na2CO3、NaNO2、Na2SO4或NaCl中的一种或多种试剂组合的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种充填胶结料配方，其特征在于：所述固体水玻璃为石英砂和纯碱按照一定比例定量称取后，经过混料机混料，再经由高温熔炼后，冷却所得。

4.根据权利要求1所述的一种充填胶结料配方，其特征在于：所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥或复合硅酸盐水泥的其中一种或多种组合的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种充填胶结料配方的使用方法，其特征在于：该充填胶结料配方的使用方法包括以下步骤：

S1、原料选择：选取纯度较高的高炉渣、水泥孰料、石膏、固体水玻璃和早强剂，并且去除其中杂质，等待下一步骤；

S2、原料配比：将去除杂质后的原料，按照配方所占比重逐个称量取出，并且分开放置，其中放置容器为密闭容器，等待下一步骤；

S3、辅料选择：选取单一或多种磁铁尾矿组合的混合料，密封放置，等待下一步骤；

S4、辅料量取：按照一定灰砂比进行量取，其中灰砂比为1:2～1:32，可在饱和浓度范围内，根据需要任意调节减少灰砂比；

S5、材料混合：将量取后的原料加入混料机进行混合，然后将混合后的原料按照灰砂比与磁铁尾矿进行混合；混合时，可加入适当水量，等待下一步骤；

S6、将混合后的材料，通过输料泵输送或自流输送至采场的填充区域，等待脱水固化。

6.根据权利要求5所述的一种充填胶结料配方的使用方法，其特征在于：所述S6步骤的固化等待时间为24小时。