CN102924005A - 一种具有微膨胀效应的矿山充填用胶凝材料 - Google Patents

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倪文
张静文
胡文
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Abstract

一种利用钢渣、水淬高炉矿渣等工业废渣为主要原料生产具有微膨胀效应的矿山胶结充填材料的方法,属于环保和矿山充填领域。针对目前胶结充填所需水泥量大,充填成本高,易泌水,难结顶的难题,本发明提出利用30%-80%的钢渣掺与15%-60%的矿渣和5%-15%脱硫石膏作为激发剂,混合制成水硬性胶凝材料,完全替代水泥作为胶结剂。使用这种胶凝材料所制备的钢渣-矿渣系全尾砂矿山充填料具有微膨胀性、良好的流动性,28天抗压强度最高能达到14.3MPa,能够满足矿山充填、接顶对抗压强度的性能要求。

Description

一种具有微膨胀效应的矿山充填用胶凝材料
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于环保和矿山充填领域,提供了一种利用钢渣、水淬高炉矿渣等工业废渣为主要原料完全替代水泥生产具有微膨胀效应的矿山胶结充填胶凝材料的方法。
背景技术
[0003] 随着高浓度胶结充填工艺的进一步完善和膏体充填工艺、高水充填技术的发展,以全尾砂或全尾砂为主的各类膏体充填料或高浓度的充填料在矿山充填中得到广泛应用。目前胶结充填的胶结剂仍以水泥为主,其消耗量大,成本高是困扰矿山的一大难题,或是用水淬高炉矿渣、粉煤灰、赤泥等代替部分水泥做胶结剂,但由于其充填体强度低并不能完全 替代水泥。而且由于混凝土的泌水和收缩性的原因,还容易存在接顶不良的缺陷。
[0004] 如公开号CN1186899中提供的一种矿山充填胶结剂,是以赤泥和石灰为基本组成,并可在此基础上添加粉煤灰,矿渣或(和)石膏。利用该胶结剂进行充填施工工艺简单,能耗低,成本低,强度高,保水性好。不足是由于赤泥为氧化铝厂的废料,只能在氧化铝厂附近的矿山使用,受地域限制。
[0005] 公开号CN101781111A中利用经水急冷处理的炼铁水淬渣75〜85%、激化剂15〜22%、增强剂O〜5%,按比例配料粉磨完全替代水泥作为胶结材料,其75%浓度,灰砂比I :4条件下,28天抗压强度最高为7. 02MPa,不能适应所有矿山对充填体强度的要求。
[0006] 而钢渣和矿渣作为冶金工业的主要废渣,一直以来都是固体废弃物资源化研究的重点对象。我国每年的钢渣排放量达1900万吨,现有堆积量超过3亿吨。现今钢渣的生产量占钢产量的10%-25%,伴随钢铁产业的发展,钢渣的排放量也会不断增加。极低的利用率造成钢渣大量堆积,占用良田,污染环境,而且降低了钢铁企业的经济效益。
发明内容
[0007] 本发明目的是在不用水泥或水泥熟料的前提下,利用钢渣掺与适量矿渣粉和少量脱硫石膏作为激发剂,经混合完全替代水泥作为矿山充填用胶凝材料,使用这种胶凝材料与大量尾矿和适量水充入矿山井下生成的硬化体具有较高的强度、微膨胀性和良好的流动性。
[0008] 技术方案如下:
1.经破碎机破碎后的钢渣、矿渣、石膏分别粉磨至比表面积400 — 800 m2/Kg,400 -1000 m2/Kg 和 200-500 m2/Kg ;
2.按照钢渣30% - 80%,矿渣15% - 60%,石膏5%_15%,外加聚羧酸系或萘系减水剂O. 5% - 1%的配比混合制成矿山充填用胶凝材料。所述成分百分比为重量百分比。
[0009] 钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料相似的硅酸二钙和硅酸三钙,是水泥的良好替代品。但是,钢渣中含有游离氧化钙(f-CaO)是导致钢渣矿渣水泥体积安定性不良的主要因素。本发明利用钢渣掺与适量矿渣粉和少量脱硫石膏作为激发剂,经混合制成的水硬性胶凝材料,在激发剂和水化介质的作用下进行反应,生成的硬化体具有较高的强度和稳定性,完全替代水泥作为胶结剂,同时加入大量的尾矿作为骨料制备钢渣-矿渣系全尾砂矿山充填料。这种充填料具有微膨胀性、良好的流动性,28天抗压强度最高能达到14. 3MPa,能够满足矿山充填、接顶对抗压强度的性能要求。
具体实施方式
[0010] 实施例I :
一种具有微膨胀效应的矿山充填材料,其原料组成及重量百分比为:
Figure CN102924005AD00041
下表为按胶凝材料与尾矿I :4的比例,加水搅拌混合至75%的浓度时制成的充填料,其流动性,抗压强度及微膨胀性的结果。充填材料的微膨胀性利用混凝土收缩膨胀仪进行测试,流动性按照GB80 - 85《混凝土拌和物试验方法》进行坍落筒法测定其扩展度。
Figure CN102924005AD00042
[0011] 实施例2:
一种具有微膨胀效应的矿山充填材料,其原料组成及重量百分比为:
钢渣:63%比表面积:590m2/kg 矿洛:25%比表面积:520m2/kg 脱硫石骨:12%
外加萘系减水剂:0. 5%
下表为按胶凝材料与尾矿I :4的比例,加水搅拌混合至75%的浓度时制成的充填料,其流动性,抗压强度及微膨胀性的结果。
I 7夭镇sal. I 28天杭压鐵g I is夭g由膨胀军 纖
(mm) (MPa) (MPa) C%)
^ 2 265 I nm j 11:7373 [ 0,21
[0012] 实施例3:
一种具有微膨胀效应的矿山充填材料,其原料组成及重量百分比为:
钢渣:48%比表面积:590m2/kg 矿渣:40%比表面积:480m2/kg 脱硫石骨:12%
外加萘系减水剂:0. 5%下表为按胶凝材料与尾矿I :4的比例,加水搅拌混合至75%的浓度时制成的充填料,其流动性,抗压强度及微膨胀性的结果。
Figure CN102924005AD00051
[0013] 实施例4:
一种具有微膨胀效应的矿山充填材料,其原料组成及重量百分比为:
钢渣:38%比表面积:590m2/kg 矿禮::50%比表面积:480m2/kg 脱硫石骨:12%
外加聚羧酸系减水剂:0. 5%
下表为按胶凝材料与尾矿I :4的比例,加水搅拌混合至75%的浓度时制成的充填料,其流动性,抗压强度及微膨胀性的结果。
Figure CN102924005AD00052
[0014] 实施例5 :
一种具有微膨胀效应的矿山充填材料,其原料组成及重量百分比为:
钢渣:28%比表面积:590m2/kg 矿禮::60%比表面积:480m2/kg 脱硫石骨:12%
外加聚羧酸系减水剂:0. 5%
下表为按胶凝材料与尾矿I :4的比例,加水搅拌混合至75%的浓度时制成的充填料,其流动性,抗压强度及微膨胀性的结果。
Figure CN102924005AD00053

Claims (1)

1 一种具有微膨胀效应的矿山充填用胶凝材料,特征在于:完全不用水泥或水泥熟料,其原料的组成及重量百分比为:钢渣:30% - 80%,并控制其比表面积在400-800 m2/Kg;矿渣:15% - 60%,并控制其比表面积在400-1000 m2/Kg ;石膏:为脱硫石膏,建筑石膏或天然石膏,配比在5%-15% ;外加聚羧酸系或萘系减水剂:0. 5% — 1%。
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