[发明专利]一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法；按重量百分比计，包括如下组分：免煅烧脱硫石膏/磷石膏75～81％，氧化镁12～16％，硫酸镁3～6％，柠檬酸1.2～1.9％，三聚磷酸钠0.48～1.75％，保水剂0.02～0.05％。本发明可直接用于矿山填充、灌注，具有流动度大，工作性能好，抗酸抗侵蚀、后期强度大及磷石膏消耗量大等特点。

技术领域

本发明涉及采矿工程领域，具体涉及一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法。

背景技术

随着生态恢复发展的需求，矿山采空区治理备受关注。传统采用干式充填，将一些块石、砂石、土壤及工业废渣等通过人力或者机械抛运到待充填区域，形成可压缩的松散充填体。但该填充方式存在诸多缺陷，如密封性差，易出现地表下沉、移动、变形等现象，此外这些回填砂石、土壤需求量大，不宜获取等。近年来，出现了一些新的填充技术，如将一些尾砂与水泥等胶凝材料复合制备成充填材料。例如，专利申请公开号：CN112194451A，专利申请名称：一种用于填充矿山的胶结剂组合物及其制备方法，该专利申请以尾砂作为主要材料(用量60-100份)，引入高岭土、矿渣、胶结剂和激发剂制备而成，有效利用了尾砂废弃物，但整个加工过程比较复杂，需要破碎、干燥、球磨等，经济性有限。又如专利申请公开号：CN112194443A，专利申请名称：一种赤泥基矿山充填胶结剂组合物及其制备方法，该专利申请主要成分包括赤泥、矿渣、钠基膨润土、硅藻泥、胶结剂和激发剂，由激发剂激活赤泥形成强度，此填充料制备过程中需要对赤泥进行破碎、干燥、球磨等。现有的一些填充材料主要以硅酸盐水泥作为胶结组分进行制备，而水泥价格上涨推高了充填成本，使得矿山充填采矿的经济效益下降，制约了充填采矿技术的应用和发展，

磷石膏的治理和利用问题是一个世界性的难题，我国是世界上最大的磷肥生产国家，同时也是最大的磷石膏副产国。由于磷石膏产量巨大，磷石膏综合利用产品的市场容量有限，目前还无法做到对磷石膏的全部利用。由于磷石膏堆存量很大，占用了大量的土地资源，磷石膏的处理成为一个急迫重要的课题。在国务院2009年节能减排工作计划当中，磷石膏的综合利用被列为资源化重点工程。

近年来，磷石膏的再生利用得到了较多的研究，与磷石膏相关的产品性能也有了较大的提高。如授权公告号：CN104628349B，专利名称：一种磷石膏基高流态灌浆材料，该专利以磷基高强石膏为基础原料，以粉煤灰为矿物掺合料，以电石渣和水泥为碱性激发剂，采用晶须对灌浆料改性，并配以一定量的缓凝剂、减水剂、保水剂和憎水剂而构成，其特点是流动性好、强度发展快和凝结时间短。又如授权公告号：CN102173709B，专利名称：一种性能可调的石膏基灌浆料，该专利采用半水石膏和矿渣粉为基础原料，以硅酸盐水泥为碱性激发剂，并配以一定粒径的石英砂、乳胶粉以及化学添加剂高效减水剂、高效缓凝剂、抗沉降剂、憎水剂和引气剂而成，具有耐水性好、流动度大和凝结时间快且易控的特点。从这些专利产品看，大多以硅酸盐水泥作为激发材料，辅以各种添加剂以提高流动性和力学性能及早强特性。这些产品制备时，其各添加剂的掺量对灌浆料性能影响显著，此外，所需的原材料品种繁多，并且对原材料组分的要求较高，部分原材料需要经过加工筛分才能投入使用。这样就加大了在矿山充填中使用磷石膏基灌浆料的经济成本，降低了效率，制约了磷石膏的使用范围。

脱硫石膏，是对含硫燃料(煤、油等)燃烧产生的烟气进行脱硫净化处理后得到的工业副产品。烟气脱硫技术符合国家节能减排的政策要求，但同时也带来了脱硫副产品即脱硫石膏的大量排放。目前脱硫石膏主要用于石膏制品及普通水泥生产的缓凝剂，但仍有大量石膏堆放在特定堆场，不仅占用土地，造成环境污染，更是对资源的巨大浪费，因此，发展脱硫石膏资源化利用技术填充矿坑有着明显的社会、经济和生态效益。

发明内容

本发明的目的在于利用工业废弃物免煅烧脱硫石膏/磷石膏，合理利用资源，通过技术改善和激发废弃物的潜在性能，提供一种基于免煅烧石膏的矿山填充料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：