[发明专利]一种细粒尾矿充填用的胶凝材料

说明书

技术领域

本发明涉及矿山充填材料技术领域，具体涉及一种以全尾矿和-0.074mm含量≥95%的细粒级尾矿为骨料的胶凝材料。 

背景技术

随着人们环境保护、资源不可再生意识的提高和循环经济的不断发展,充填法采矿己是今后采矿业发展的趋势。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。 

为充分回收地下资源,多数井下矿山在回采顺序上,采用多步骤回采,因此,降低矿山充填成本,提高充填体强度,控制地压并保护地表及矿区周边环境,是矿山安全生产,提高矿山生产能力的重要保障。 

充填采矿成本高是影响充填法采矿应用的重要因素之一,因此常用于高价值稀有金属矿床开采。近年来随着充填技术发展和对环境保护要求的提高,充填法采矿在金属矿山特别是在地下铁矿山开采中的应用比重逐渐增大,这也将是国内外矿产资源开发的必然趋势。 

胶结充填体的强度和成本,主要是由尾矿自身的性质、充填料浆浓度、胶结材料的选择等多方面因素决定的。因此,深入的进行不同类型的尾矿研究,选择不同的胶凝材料是非常重要的。 

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，“矿山新型胶结充填材料的试验研究”一文（《现代矿业》2011年8月第8期），介绍了一种矿山充填用的新型胶结充填材料，该文以高炉水淬渣为主要原料的胶凝材料试验研究,包括充填骨料物理性能测定和新型胶结充填材料配比试验。该胶结充填材料的主要原料为水泥熟料、水淬碴、硬石膏、生石灰、激发剂。开发的新型胶凝材料具有成本低、强度高,比尾砂胶结性能好等特点。但该研究所应用的尾矿粒度较粗，中值粒径d50达0.076mm，平均粒径dp达0. 189mm，如果采用粒度-0.074mm含量≥95%的细粒尾矿或全部为-0.074mm的细粒尾矿，则7d的抗压强度则不到0.6MPa，远不能满足细粒度尾矿的充填强度要求。 

发明内容

本发明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、施工简单的细粒尾矿充填用的胶凝材料，该胶凝材料解决了全尾矿、-0.076mm的细粒尾矿及高泥（物料中-10μm含量≥30%）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。 

为实现本发明的上述任务，本发明一种细粒尾矿充填用的胶凝材料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2～8%，矿渣微粉40～70%，粉煤灰2～10%，激活剂1～8%，激活促进剂0.1～0.5%，促凝剂0.1～0.5%，减水剂0.08～0.5%。 

原料各组分的优化配比如下：贝利特-硫铝酸盐水泥18～20%，石膏3～5%，生石灰3～5%，矿渣微粉50～60%，粉煤灰6～7%，激活剂1～4%，激活促进剂0.2～0.4%，促凝剂0.1～0.2%，减水剂0.1～0.2%。 

所述的激活剂为Na₂SiO₃，其具有较强的碱性，模数在1.0～1.5之间，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；所述激活促进剂为氟硅酸钠；所述促凝剂为LiOH、LiCO₃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。