[发明专利]一种适于全尾矿充填用的胶凝剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶凝剂，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领域。

背景技术

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（Na₂CO₃、K₂CO₃）、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。