[发明专利]一种超细粉速凝充填堵水材料的制备方法

说明书

本发明涉及矿山水害治理用堵水材料技术领域，提供了一种超细粉速凝充填堵水材料的制备方法，该方法以铝钒土和石灰石为工业原料，以工业废料磷石膏、氧化钙为矿化剂；将铝钒土、石灰石和矿化剂混合，混合料经高温煅烧制得熟料，在熟料中加入一些功能添加剂，最后置于球磨机进行研磨，即制备得到超细粉速凝充填堵水材料。其中，功能添加剂为黏土、二水石膏、聚羧酸钠的混合物。本发明制备方法简单易行，易于规模化生产，所得材料粒度分布为D50≤45μm，遇水不分散，凝结速度快，是一种低成本、绿色环保、快速凝结、高强度、低渗透率、节能高效的超细粉速凝充填堵水材料。

技术领域

本发明涉及矿山水害治理用堵水材料技术领域，具体涉及一种超细粉速凝充填堵水材料的制备方法。

背景技术

目前，我国防治水主要以注浆堵水和疏放为主，对于含水量较小且无充水水源的工程，一般选用疏放水，而对于具有充水水源的工程一般采用注浆堵水。注浆堵水材料从早期使用的黄土、粉煤灰到目前常用的水泥材料和化学材料。但这些材料存在着许多不足，黄土和粉煤灰材料胶结性能不好；普通水泥虽然胶结性能较好，但仅限于静水注浆，且遇水易分散；化学材料虽然遇水不会分散且胶结性能较好，但其不仅价格昂贵还污染地下水。因此，针对目前防治水现状，研发一种较好的注浆堵水材料迫在眉睫。

为了解决向斜构造防治水问题。所研发材料要具有速凝早强性能，保证在注浆堵水时能够尽快凝固，起到快速堵水效果。由于注浆材料要和水充分接触，要求材料能够适应较大范围的水灰比，保证顶板涌水不会对材料性能产生影响。另外，由于矿井涌水量较大，必须保证材料能够在短时间内遇水不会发生分散。最后，材料必须具有较好的胶结性能，由于构造带岩石比较破碎，只有很好的将破碎岩石胶结在一起才能达到较好的注浆堵水效果。

因此，探索一种高效、低成本、遇水不分散、快速凝结、高强度、低渗透率、节能高效、绿色环保的充填堵水材料，是目前矿山行业，尤其是水害严重的矿山所迫切需要的。

发明内容

基于上述背景，本发明的目的是提供一种低成本、遇水不分散、快速凝结、高强度、低渗透率、节能高效、绿色环保的超细粉速凝充填堵水材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超细粉速凝充填堵水材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）以铝钒土和石灰石为工业原料，混合得到混合材料A；

（2）以工业废料磷石膏、氧化钙为矿化剂，混合得到矿化剂K；

（3）混料：将混合材料A和矿化剂K混合得到混合料S；

（4）高温煅烧：将混合料S进行高温煅烧，制得熟料；

（5）添加功能添加剂、精细研磨：将煅烧得到的熟料与黏土、二水石膏、聚羧酸钠混合，得混合料R，将混合料R进行精细研磨，制备得到超细粉速凝充填堵水材料。

进一步地，步骤（1）中，所述的铝矾土与石灰石的重量比为1～3.5：1。

进一步地，所述的铝矾土中Al₂O₃含量为50%～70%；石灰石中CaO含量为50%～60%。

进一步地，步骤（2）中，所述的磷石膏与氧化钙的重量比为3～10：1。

进一步地，所述的磷石膏为普通化工废料即可。

进一步地，所述的氧化钙中CaO纯度≥98%。

进一步地，步骤（3）中，所述的混合材料A与矿化剂K的重量比为100:1～5。

进一步地，步骤（4）中，所述的高温煅烧的升温曲线为10℃/分钟，升温至1150～1300℃，保温1.5～4小时。