[发明专利]一种充填用的有色矿山废石混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采矿回填用的混凝土，本发明进一步涉及这种混凝土的制备工艺，具体是采用有色矿山生产所产生的采矿废石、选矿尾砂、粉煤灰等有色金属矿山废弃物为原料生产满足充填法采矿用的回填混凝土技术。

背景技术

伴随着有色金属矿产资源的开发，大量的采矿废石随矿石采出地表同时，矿山生产产生的采矿废水、选矿尾砂、以及冶炼、发电产生的矿渣、粉煤灰等被大量的排放，造成部分资源的浪费，而且其中的重金属污染物会污染矿区土壤、水体，严重破坏了矿区的自然环境和生态平衡。目前，在我国，大部分有色矿山的采矿废弃物没有得到妥善处置。

自从20世纪90年代确立了可持续发展战略以来，发达的工业化国家相继把循环经济看作是实现可持续发展的重要途径。对于矿山废弃物中的粉煤灰、水淬渣，作为水泥及建筑材料，实现资源化利用的研究已经进行研究与开发。然而对数量巨大的高重金属含量的采矿废石，目前还没有有效的资源化手段。据初步统计，一座中型有色矿产的开采，每年产生废石50-80万吨。这些废石堆放在露天，引起大量粉尘，潜伏着发生泥石流、滑坡等自然灾害的隐患，并且大量的重金属会进入水体、土壤，造成潜在的巨大危害，特别是这些有色金属矿山废弃物中大量的重金属，如镍、铅、砷、镉，铬等，进入环境，污染水体、土壤就会严重危害人类的健康。

为此，在保证采矿产量及安全的前提下，研究一种就地消耗上述矿山废弃物的充填工艺，实现对废石、粉煤灰、水淬渣、尾砂和废弃物的再利用已成为共识。其中，充填采矿技术被认为是21世纪最具发展前景的开采方法。该技术是将矿山废弃物通过处理，回填到采空区，实现节约资源、保护环境而又有利于矿山生产的一种新技术。由于充填材料和工艺是采矿循环作业中重要的一环，关系到作业安全、生产任务、成本和环境保护一系列问题，有许多技术难题需要解决。国内、外近年来在不断的探索和研究中，其中，充填采矿技术理论及相关环保措施、环保新材料、新技术和新工艺的应用成为重要的研究内容。但是，到目前为止，利用矿山的井下废石制成混凝土进行充填，国、内外还很少有报道。虽然，国内从90年代开始，有采用尾矿砂膏体泵送充填采空区的报导，然而，该工艺中充填材料的大部分还是取自外界(例如生产用水使用生活用水)，并没实现废石、废水及其他废弃物的大量资源化利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种采矿回填用的混凝土，本发明进一步的目的是公开这种混凝土的制备工艺，具体是利用有色金属矿山采矿和生产废弃物为骨料获得回填混凝土，达到废弃物资源利用，保护环境，提高矿山经济效益的目的。

为了达到上述目的，本发明通过反复试验研究发现，一些矿山的废石、选矿尾砂、采矿废水，可以制成采矿回填用的混凝土。例如矿山产生的废石、采矿废水、选矿尾砂等工业废弃物，通过改变其配方，即废石、选矿尾砂、粉煤灰、水泥、及水的用量以及选用添加剂的最佳物料搭配方案，开发出一种符合回填要求的废石混泥土。这种回填用的废石混泥土完全满足行业规定的指标要求：A、废石混凝土的坍落度≥22cm，B、满足采场流动性能的要求和远距离可泵性能的要求；C、满足强度要求，即R3≥1.5Mpa，R7≥2.5Mpa，R28≥5.0Mpa。

本发明的具体工艺如下：

第一步，废石经过初选，然后破碎成直径为5-30mm颗粒，满足GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》要求；

第二步，将第一步选择和破碎的废石作为粗骨料，将选矿尾砂和粉煤灰作为细骨料，按照废石∶选矿尾砂∶粉煤灰＝(5～7)∶(4～6)∶(0～3)份重量量取，作为混凝土的骨料，再按照骨料∶水泥＝(7～11)∶1份重量量取水泥，再量取水泥重量的0.3～1.5％外加剂，将它们放入搅拌器中进行搅拌；

第三步，将采矿废水添加到搅拌器中，按照常规工艺进行搅拌，制成重量百分浓度为65～88％的混凝土砂浆，然后现场浇铸硬化成型，制成废石混凝土，直接用于地下深度开采矿山的井下采矿回填生产，或将混凝土砂浆泵送到回填矿山现场，浇注成型，制成废石混凝土，再进行回填。

上述外加剂可选用干粉萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂或丙羧酸减水剂。

上述水泥为标号32.5级以上的普通硅酸盐水泥。

本发明的优点如下：

1.由于本发明的混凝土的骨料用废石为粗骨料，用选矿尾砂、粉煤灰等作为细骨料，在确保回填用混凝土强度的前提下，大量的使用了采矿废石，选矿尾砂、粉煤灰等工业废料作为骨料和水泥的替代材料，最大限度实现废弃物的资源利用，与现有的回填用的混凝土相比，原料成本每吨减少10～20％。