[发明专利]多固废凝胶材料、基于该凝胶材料的多固废充填材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多固废凝胶材料、基于该凝胶材料的多固废充填材料及其制备方法和应用，属于矿山充填和资源循环技术领域。将铅冶炼水淬渣微粉、水泥熟料微粉、矿渣粉、化灰渣、蒸氨废渣、全级配尾砂、水按比例混合协同激发后，配置不同料浆浓度、不同强度、不同塌落度的生态充填材料。本发明的生产工艺包括微粉粉磨制备、粉料搅拌均化、尾砂浓密、多固废生态充填材料配制，实现了连续化和规模化的作业，提高了生产效率，利用多种工业固废制备生态充填材料，替代传统水泥配制的充填材料，一定程度缓解了资源、环境和二氧化碳气体排放的压力，所制备的多固废生态充填材料与全部使用水泥制备的充填材料产品性能相当，可广泛使用。

技术领域

本发明涉及矿山充填和资源循环技术领域，特别是涉及多固废凝胶材料、基于该凝胶材料的多固废充填材料及其制备方法和应用。

背景技术

矿山开采和生产是矿产资源开发和利用的基础，但各类矿产开采、生产的同时也带来了诸多问题，据统计，每生产万吨铅会产生约7100t工业废渣，与此同时，铅矿石选矿会产生大量的尾矿砂，并出现数量巨大的采空区。因矿石开采、选矿、冶炼产生的安全、环境问题越发突出，给自然生态环境和社会经济生活带来了很大的负面影响。为达到矿石开采、选矿、冶炼工业的零排放和零污染，安全、充分有效地回收矿产资源的目标，矿山采空区的生态充填变得尤为重要，是保护矿区生态环境和提高矿产资源利用率的有效手段。

目前，矿山采空区充填主要以水泥为胶凝材料，通过水泥胶结各类细骨料，形成不同性能的矿山充填料。然而，使用水泥进行矿山充填存在着几个共性关键问题：一是水泥造价较高，导致充填成本居高不下；二是水泥制造过程本身是一个高污染、高能耗、高温室气体排放的过程，采用水泥进行大规模的矿山采空区充填，会进一步加剧因生产水泥对能源和环境造成的破坏；三是矿石采矿、选矿和冶炼过程会中产生数量巨大的各类尾矿、废渣，如果大量堆存，不仅占用宝贵土地，而且对环境和地下水造成严重污染。因此，如何统筹考虑，将矿石采矿、选矿、冶炼过程中产生的尾矿砂、冶炼废渣等工业固体废物在矿山充填过程中大规模资源化利用，实现环境减负，企业增效，成为了迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多固废凝胶材料、基于该凝胶材料的多固废充填材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，实现矿山、冶金、盐湖工业废渣的耦合利用，克服现有技术中采用水泥作为充填胶凝材料产生的成本高、能耗高、固体废弃物资源化利用率低的共性问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一是提供一种多固废胶凝材料，原料包括以下质量百分含量的组分：

铅冶炼水淬渣微粉36.51％～45.16％，水泥熟料微粉19.35％～21.75％，矿渣粉10.43％～12.90％，化灰渣15.64％～19.35％，蒸氨废渣0％～13.04％，水氯镁石2.60％～3.22％；

化灰渣为石灰与水混合后，经化灰机消化得到的灰乳。

所述铅冶炼水淬渣微粉的细度≥400m²/kg；所述水泥熟料微粉的细度≥330m²/kg。

本发明的技术方案之二是提供一种多固废充填材料，包含上述的多固废胶凝材料及全级配尾砂；所述全级配尾砂为铅矿全级配尾砂。

进一步地，所述多固废充填材料的胶砂比为1:2～1:12。

本发明的技术方案之三是提供上述多固废充填材料的制备方法，包括以下步骤：将所述铅冶炼水淬渣微粉、水泥熟料微粉、矿渣粉、化灰渣、蒸氨废渣、水氯镁石、全级配尾砂和水拌合，使得浆料浓度为70％～74％，即得所述多固废充填材料。

进一步地，先用水将全级配尾砂制成全级配尾砂料浆后，采用絮凝剂对全级配尾砂进行浓密，然后在与所述铅冶炼水淬渣微粉、水泥熟料微粉、矿渣粉、化灰渣、蒸氨废渣及水氯镁石拌合。