CN103964721B - 一种煤矿用发泡水泥促凝剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石30～51份、粉煤灰25～38份、石灰石16～27份、萤石2～5份；该促凝剂的制备方法如下：（1）按比例称取上述原料，研磨成直径为8mm～12mm的球状颗粒，混合均匀；（2）将所得的混合物以1：1.5的水灰比搅拌混合均匀，在200℃～300℃，1atm条件下利用水热合成法处理4h-6h得到预处理产品；（3）将预处理产品在850℃～1000℃下煅烧1h～2h，将煅烧得到的产品磨至比表面积为500m2/kg～700m2/kg。该促凝剂的促凝效果好；促凝剂含碱量低，节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种促凝剂及制备方法，具体是一种煤矿用发泡水泥促凝剂及制备方法。
背景技术
发泡水泥是一种多孔泡沫材料，因其在新鲜状态下具有良好的流动性，能向上堆积，凝结成型后轻质，具有一定的抗压强度及导热系数低的特点而被广泛应用于隔热、保温工程领域。目前，煤炭自燃是我国煤矿安全生产面临的最主要灾害之一，一旦发生火灾便会造成巨大的经济损失和人员伤亡。为了有效防治煤矿井下由于漏风而导致的煤炭自燃，在煤矿采空区、高冒区、停采线附近、空硐等易自燃区域(高温火源点)，常采用发泡水泥进行填充并对与其相连的采动裂隙进行密闭封堵，阻断供氧通道和防止高温区域扩散，从而降低矿井煤自燃火灾危险性。
在煤矿现场施工过程中要求发泡水泥需在短时间内凝结、固化成型产生一定的抗压强度，为此需要采用促凝剂加速发泡水泥浆液体系的凝结过程。但是，现有的促凝剂容易受到浆液中发泡剂的影响，凝结时间不稳定；且其使用时放热会导致发泡水泥不稳定发生破裂，无法同时满足现场对发泡水泥高稳定性及隔热性能的要求。另外，现有促凝剂含碱量大，消耗资源较多。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种煤矿用发泡水泥促凝剂及制备方法，凝结时间可调，促凝效果好，能够满足现场对发泡水泥高稳定性及隔热性能的要求；促凝剂含碱量低，节约资源。
为了实现上述目的，本发明提供一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石30～51份、粉煤灰25～38份、石灰石16～27份、萤石2～5份。
优选的，所述的原料的重量份数为：煤矸石41份、粉煤灰36份、石灰石20份、萤石3份。
一种煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法，具体步骤为：
(1)按比例称取煤矸石、粉煤灰、石灰石和萤石，将其中的煤矸石、石灰石和萤石研磨成直径为8mm～12mm的球状颗粒，然后与粉煤灰一起混合均匀；
(2)将步骤(1)中所得的混合物以1:1.5的水灰比搅拌混合均匀，在200℃～300℃，1atm条件下利用水热合成法处理4h-6h得到预处理产品；
(3)将预处理产品在850℃～1000℃下煅烧1h～2h，将煅烧得到的产品磨至比表面积为500m2/kg～700m2/kg。
本发明的有益效果是：通过采用水热合成法和后期的高温煅烧，制备的促凝剂纯度高，将该促凝剂加入泥浆体系后，促凝剂与水泥中的石膏、水分迅速发生反应，生成大量的钙矾石，一分子产物结合三十二分子的水并在失去水的孔隙中结晶,这些结晶度高的水化物相互交错,形成较硬的骨架，支撑起泡沫泥浆体系，增强发泡水泥的稳定性，促凝效果好；促凝剂制备原料以煤矸石、粉煤灰作为主要原材料，实现废物利用，而且最终制备的促凝剂的含碱量低；本制备方法与传统直接高温煅烧方法相比较，预先低温水热合成处理可以降低后期煅烧温度，在较低煅烧温度下就能够生成大量产物，达到节能的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石34kg、粉煤灰37kg、石灰石27kg、萤石2kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法，具体步骤为：
首先将煤矸石、石灰石和萤石研磨成直径为10mm的球状颗粒，然后与粉煤灰一起混合均匀；将混合物以1:1.5的水灰比搅拌混合均匀，在250℃，1atm条件下利用水热合成法处理5h得到预处理样品；最后将预处理后得到的样品在900℃下煅烧1.5h，将煅烧得到的样品磨至比表面积为600m2/kg。
实施例2
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石37kg、粉煤灰36kg、石灰石25kg、萤石2kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例3
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石38kg、粉煤灰37kg、石灰石23kg、萤石2kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例4
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石40kg、粉煤灰38kg、石灰石19kg、萤石3kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例5
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石41kg、粉煤灰36kg、石灰石20kg、萤石3kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例6
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石43kg、粉煤灰34kg、石灰石19kg、萤石4kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例7
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石45kg、粉煤灰31kg、石灰石21kg、萤石3kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例8
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石47kg、粉煤灰29kg、石灰石20kg、萤石4kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例9
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石48kg、粉煤灰28kg、石灰石19kg、萤石5kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
实施例10
一种煤矿用发泡水泥促凝剂，包括如下重量份数的原料：煤矸石50kg、粉煤灰25kg、石灰石20kg、萤石5kg。
本实施例中煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法同实施例1。
将上述实施例1-10中所制备的煤矿用发泡水泥促凝剂以重量分数10％的添加量加入发泡水泥浆体中，混合均匀，分别检测发泡水泥的初凝和终凝时间，具体数据见表1。
表1 不同原料配比的煤矿用发泡水泥促凝剂对凝结时间的影响
表1中，′表示分钟，″表示秒。
由表1可以看出，该煤矿用发泡水泥促凝剂能够使泡沫泥浆的初凝时间控制在30分钟左右，终凝时间控制在60分钟左右；而现有技术中促凝剂加入后泡沫泥浆的初凝时间一般在1-2小时，终凝时间在2小时左右，从而说明该促凝剂能够大大缩短凝结时间，这一促凝效果能够满足煤矿采空区的填充、堵漏、防灭火等现场浇筑工况要求；30分钟的初凝效果能够使泡沫泥浆在短时间内失去流动性，达到有效堆积；终凝时间控制在60分钟左右能够保证发泡水泥有一定的强度来抵抗井下现场工作的震动等影响，不至于发生开裂、破碎等情况，从而达到施工要求。
Claims (3)
1.一种煤矿用发泡水泥促凝剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：煤矸石30～51份、粉煤灰25～38份、石灰石16～27份、萤石2～5份。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用发泡水泥促凝剂，其特征在于，所述的原料的重量份数为：煤矸石41份、粉煤灰36份、石灰石20份、萤石3份。
3.权利要求1或2所述的一种煤矿用发泡水泥促凝剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)按比例称取煤矸石、粉煤灰、石灰石和萤石，将其中的煤矸石、石灰石和萤石研磨成直径为8mm～12mm的球状颗粒，然后与粉煤灰一起混合均匀；
(2)将步骤(1)中所得的混合物以1：1.5的水灰比搅拌混合均匀，在200℃～300℃，1atm条件下利用水热合成法处理4h-6h得到预处理产品；
(3)将预处理产品在850℃～1000℃下煅烧1h～2h，将煅烧得到的产品磨至比表面积为500m2/kg～700m2/kg。
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