[发明专利]一种矿山充填胶结料浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿工程和建筑材料技术领域，具体涉及一种矿山充填胶结材料及其制备方法。

背景技术

充填采矿法具有损失率小、贫化率低、安全性高等优点，也是能有效控制矿山地压活动的采矿方法。随着充填采矿技术，特别是胶结充填采矿技术的日益发展，使矿山许多复杂的技术问题得到了很好的解决，在深部开采、保护地表、“采富保贫”、“三下开采”、降低贫化率和损失率、防止内因火灾、减缓岩爆发生、有效控制地压活动等方面发挥了巨大的作用。

采矿充填法使用的充填材料主要由骨料和胶结剂组成，一般是以分级尾砂、尾砂加河砂或全尾砂为充填骨料，胶结剂与充填骨料及水混合后，发生物理化学反应形成胶体，进而凝固形成具有一定强度的充填胶结体。目前绝大部分矿山已经使用充填采矿法进行矿山开采，但目前使用最广泛的胶结剂仍然是水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等，或者是在水泥的基础上适当添加粉煤灰、赤泥、石灰或者化学外加剂，这无疑增加了采矿充填成本。

目前我国适用于矿山充填的专用水泥还不多见，近期有几项关于矿山充填材料的发明专利。专利申请号为：201010129082.1的“尾砂胶结材料”的专利文献中，申请人介绍了一种尾砂胶结材料，其组分及各组分的质量百分比分别为：硫铝酸盐水泥20%～60%、矿渣15%～55%、无水石膏5%～15%、生石灰5%～10%。按照上述配比混合制成的胶结材料，加入一定量的尾砂和水搅拌均匀使用。专利申请号为：200810137604.5的“一种矿山尾矿充填用胶结剂”的专利文献中，申请人介绍的充填胶结剂是将高炉水淬渣粉碎至325目后，按一定比例添加已粉碎至200目的生石灰，并添加一定量的氯化钙。高炉水淬渣、石灰和氯化钙重量比为100:5～30:0.025～0.6。将上述三者按比例混匀即得该胶结剂。专利申请号为：201210008744.9的“一种充填采矿法的充填料浆及其制备方法”的专利文献中，申请人介绍的充填料浆及其制备方法，由下列材料组成：尾矿、超微粉、水泥和采矿废渣；所述尾矿是浓度约为20%的选矿尾矿，将其浓缩为浓度65%以上的高浓度尾矿；所述超微粉是热法制黄磷或其他对磷矿石煅烧后作为废渣外排的磷渣经细磨为与水泥细度相当的粉体，水泥与超细微粉共同作为胶结剂；所述采石废渣破碎成小于2cm的颗粒。各材料按重量份计的配方为：水泥:超微粉=0.8～0.3:0.2～0.7，砂灰比为4～12，采矿废渣与尾矿之比不确定，充填料浆浓度等于或大于70%。专利申请号为：201210006550.5的“一种铁尾矿胶结充填方法”的专利文献中，申请人介绍的主要是一种新型充填方法，分为底层和面层，底层和面层掺入不同比例的固化剂，共同组成充填体，其使用的固化剂是将矿渣、硅酸盐水泥熟料、化工废石膏、粉煤灰和生石灰先分别进行干燥、筛分、破碎成尺寸小于10mm的颗粒，然后混合均匀，自然陈化6小时以上再磨，粉体细度控制为过0.08mm筛余量小于10%；将外加剂先破碎成粒度小于1mm的粉末，再与上述粉体材料混匀为固化剂，其中各组分的质量百分比为：矿渣40%～62%、化工废石膏为3%～5%、硅酸盐水泥熟料20%～30%、粉煤灰10%～15%、生石灰3.5%～9.6%、外加剂0.4%～1.5%。

上述专利中介绍的充填材料，虽然有些早强较高，有些有特殊针对性，但是胶结剂中都掺入了水泥或水泥熟料，且掺量较高，或者也掺入了外加剂，生产成本较高，部分专利中尾矿砂使用的是分级尾矿，充填材料制备方法也较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、100%使用工业废弃物的矿山充填胶结料浆及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：其以钢渣、矿渣、工业副产石膏为胶结剂，尾矿砂作为充填骨料，加水混合搅拌均匀而成，具体技术方案如下：

一种矿山充填胶结料浆，由原料干基和水混合而成，其特征在于所述干基按照重量百分比为钢渣1%～7%，矿渣5%～12%，工业副产石膏2%～10%，尾矿砂75%～90%；原料干基和水重量百分比为：原料干基65%～75%，水25～35%（矿山充填胶结料浆的质量浓度在65%～75%之间）。

优选的方案为：所述原料所占重量百分数最佳为：钢渣2%～7%，矿渣粉8%～12%，工业副产石膏4%～10%，尾矿砂75%～82%；原料干基和水重量百分比为：原料干基72%，水28%（矿山充填胶结料浆最佳质量浓度为72%）。