[发明专利]一种赤泥基胶凝材料激发剂及赤泥基采空区充填材料

说明书

本发明公开了一种赤泥基胶凝材料激发剂及赤泥基采空区充填材料。这种赤泥基胶凝材料激发剂包括以下组分：脱硫石膏、粉煤灰、纯碱、芒硝、泡花碱、磷酸二氢钠和铝矾土。这种赤泥基采空区充填材料包括赤泥基胶凝材料激发剂、赤泥、钢渣、水泥、玄武岩纤维短切纱和绢云母增强聚丙烯母粒。通过采用本发明的复合激发剂可以有效激发赤泥，形成结构和性能稳定的充填材料，该充填材料具有良好的流动性和抗压强度，能够满足矿山采空区充填的需求。与以水泥为主的传统胶凝材料相比，本发明提供的赤泥基采空区充填材料还具有膨胀性，可以抑制水泥硬化过程的体积收缩，能够解决目前充填区存在的脱空问题。

技术领域

本发明涉及工业废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种赤泥基胶凝材料激发剂及赤泥基采空区充填材料。

背景技术

矿床开采后会留下的采空区，经过选矿后的尾矿会堆积成尾矿库。金属尾矿持续和大量堆积，不仅给土地造成了极大的压力，浪费了资源，而且尾矿中的一些重金属离子会产生严重的环境污染，存在安全隐患。可见，目前的采矿模式急切需要妥善处理。当前用于采空区充填的技术方案为两种：水砂混合充填和胶结膏体充填。

总的来说，现在的充填方法存在如下问题：

充填稳定性差：当前作为主要胶凝材料的水泥正越来越向低细度、高早期强度的趋势发展，虽然研究表明，低细度水泥颗粒表面积增大，水化反应活化点增多，水化反应加快，可以快速生成六面立方C-S-H凝胶晶体和Ca(OH)₃等结晶产物使水泥宏观表现为硬化现象，可以有效提高7天和28天强度，因此施工方为了缩短工期、提高早期强度，水泥厂为了提高经济效益，提高水泥水化热以减少用量，将水泥越磨越细。但同时，快速的水化反应导致产生大量的水化热难以及时排出，主要集中在浇筑后7天，由于大体积混凝土内部和表面散热条件不同，内部难以散热。因此大量的水化热导致混凝土内部温度高、表面温度低，在混凝土中形成温度梯度，产生温度应力，使混凝土内部产生压应力，表明产生拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土开裂，充填体强度受损。

充填区域易脱空：由于水泥水化反应吸收浆料中的水分，固化成型，导致水泥硬化后的充填体体积收缩，地下充填区域脱空。由于地下充填区的特殊性，充填体体积收缩将使得其与采空区地面缺乏有效接触，降低了支撑强度，带来了极大的安全隐患，易造成采空区地面塌陷。

成本高：当前采空区充填以水砂混合充填和胶结膏体充填为主，其中又以水泥为胶凝材料的胶结膏体充填为主要方案。但是，水泥价格持续走高，直接导致充填成本提高，给企业带来了较大的成本。

赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中排放的废料，全世界每年排放赤泥约6000万吨，中国仅5大氧化铝厂，年排出的赤泥量就达到600万吨，累计赤泥对存量高达5000万吨，而其利用率仅为15％左右。赤泥中的许多可利用成分得不到合理的利用，从而造成资源的二次浪费，但目前一直没有合理的处理方案。目前赤泥的资源化利用研究主要集中在用作结构材料，污染物处理与催化，分解提炼有用成分等方面。由于铝土矿的生产原料和生产工艺使得赤泥具有潜在的活性，其利用的优势为胶凝作用，在矿山回填中可以发挥其潜在性能。

发明内容

为了解决现有技术中赤泥的资源化利用和当前充填胶凝材料存在的缺陷，本发明旨在资源化利用赤泥的同时，部分替代高耗能的水泥，解决当前充填方法的部分缺点问题。

由于铝土矿的生产原料和生产工艺使得赤泥具有潜在的活性，其利用的优势为胶凝作用，在矿山回填中可以发挥其潜在性能。因此，本发明的目的之一在于提供一种赤泥基胶凝材料激发剂及其制备方法，本发明的目的之二在于提供一种赤泥基采空区充填材料及其制备方法，本发明的目的之三在于提供这种赤泥基胶凝材料激发剂或赤泥基采空区充填材料的应用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面提供了一种赤泥基胶凝材料激发剂，包括以下组分：脱硫石膏、粉煤灰、纯碱、芒硝、泡花碱、磷酸二氢钠和铝矾土。