[发明专利]一种电解锰渣基膏体充填材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种电解锰渣基膏体充填材料，该材料包括原状电解锰渣，电石渣，电解锰渣基胶结剂。所述的电解锰渣基胶结剂包括磨细电解锰渣粉，沸腾炉渣，水泥窑灰，磷渣粉，石油焦脱硫灰，外加剂。该材料以原状电解锰渣为基础原料，添加电石渣、电解锰渣基胶结剂快速搅拌10~20min，加水至充填材料含水率到规定值后，再搅拌10~30min即得到电解锰渣基膏体充填材料。采用本发明的解锰渣基膏体充填材料与水泥类的矿山充填材料相比，充填流动性好、强度增长较快、具有微膨胀能力、重金属浸出浓度低。

技术领域

本发明专利涉及一种电解锰渣基膏体充填材料，以原状电解锰渣为主、掺加电解锰渣基胶结剂、电石渣、适量水分得到一种适用于采空区充填用的电解锰渣基膏体充填材料。

背景技术

电解锰渣是由以碳酸锰矿为主的菱锰矿，经过磨细、酸化、氧化、中和和电解提取金属锰后排放的含有一定量二水石膏的弱酸性工业废渣。电解锰渣中含极高浓度硫酸盐、氨氮和锰离子，加上其含有硒、铅、镍等重金属离子富集会形成高污染的浸出液。我国是除南非外的电解锰生产大国，2014年已占世界电解锰产量的98.5％，而平均每生产1t电解金属锰产渣9～11t，每年新增电解锰渣约2000万t，历年电解锰渣累积已超过5000万t，存量巨大。

另一方面，由于电解锰渣具有水化活性低、粘性大等特点，电解锰渣的处置及资源化技术已成为电解金属锰行业和环保领域的研究热点和难点。在曾经生产电解锰的美国、日本和法国都是将电解锰渣与石灰混合后再进行填埋处置，国内也有学者采用添加石灰和水泥对电解锰渣对电解锰渣中的可溶锰和其他重金属进行化学稳定及固化处理，但掺用水泥量达到45％才能达到较好效果，为了让重金属离子转化为不溶物，不仅石灰消耗量非常大，造成处置成本大幅增加，工业化前景一般，而且仅仅将已固化/稳定化的电解锰渣只进行填埋处置，电解锰渣作为潜在可利用资源也会被大量浪费；电解锰企业也多集中在偏远山区，电解锰渣尾矿库往往就在电解锰生产车间附近山谷，交通不便，大量的电解锰渣仍然采用湿法排放至尾矿库堆存，如此大的废渣量既占用大量土地又污染环境，还会有泥石流隐患；同时锰矿的开采，产生大量的采空区，尾矿库中电解锰渣长期堆放和采矿产生的采空区给电解锰生产企业和锰矿周边环境带来巨大经济、安全和环保压力。

膏体充填就是把矿区附近的固体废物等在地面加工制作成不需要脱水处理的牙膏状充填材料，采用充填泵或重力加压，通过管道输送到井下,适时充填采空区或离层区，形成以膏体充填体为主的上覆岩层支撑体系，有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内，实现村庄不搬迁,安全开采建筑物下矿石，保护矿区生态环境和地下水资源。膏体充填技术是目前处理采空区比较先进的技术，但是由于多需要掺加普通水泥作膏体充填的胶凝材料，充填成本过高,大大影响了该技术的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于利用电解锰渣制备电解锰渣胶结剂、再和原状电解锰渣、电石渣、适量水分混合制备适合采空区充填的一种电解锰渣基膏体充填材料，原料为工业废弃物、成本低廉、充填效果良好，有利于消纳大量废弃的、污染大的电解锰渣同时，解决锰矿开采产生采空区回填问题。

本发明是这样实现上述目的的：

一种电解锰渣基膏体充填材料，其组分包括原状电解锰渣、电石渣、电解锰渣基胶结剂和适量水分，干基按重量百分比计，原状电解锰渣为75～86％，电石渣3％～5％，电解锰渣基胶结剂8～20％；充填材料含水率为20％～30％。电解锰渣基胶结剂由磨细电解锰渣粉、沸腾炉渣、水泥窑灰、磷渣粉、石油焦脱硫灰和外加剂组成，其中按重量百分比计，磨细电解锰渣粉60％～78％，沸腾炉渣为10～23％，水泥窑灰3％～10％，磷渣粉为5～11％，石油焦脱硫灰3～5％，外加剂1.0～3.0％。