CN105236791B

CN105236791B - 一种煤矿回填料及其制备方法

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Publication number: CN105236791B
Application number: CN201510550769.5A
Authority: CN
Inventors: 井强山; 骆向阳; 方林霞
Original assignee: Xinyang Normal University
Current assignee: Xinyang Normal University
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: CN105236791A

Abstract

本发明公开了一种煤矿回填料，由下列原料按照质量百分比制备而成：岩浆土30~60 %，凝灰岩20~50 %，膨胀珍珠岩收尘粉20~40 %，辅料1~10 %，上述原料总和为百分之一百；所述的辅料为磷酸二氢铝、氢氧化铝、煤粉、六偏磷酸钠中的一种或一种以上组合物。本发明以具有10‑15倍膨胀倍数的膨胀珍珠岩收尘粉占据空间结构，利用岩浆土的低熔点作为助熔剂，降低了凝灰岩的烧成温度。在此烧制条件下形成结构良好的微孔集料，烧制过程中形成的微孔形成独立的闭孔结构，从而减少了吸水率；合理粒径级配的85%圆度以上的颗粒流动性非常好，可密集充填地下空隙；140~160 kg/m³容重、18~25 MPa筒压强度提供填充料优异的耐压性能。

Description

一种煤矿回填料及其制备方法

技术领域

本发明属于煤矿回填领域，具体涉及一种以岩浆土、凝灰岩、膨胀珍珠岩收尘粉为主要原料经焙烧而成的低密度蜂窝状轻集料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，尤其是以燃煤为动力的能源开采的迅猛发展，经过漫长的历史发展，煤矿遍及各地。而当煤矿对煤的开采结束后，对于废弃的煤矿将如何处理，便产生了煤矿开采中的充填技术。煤矿开采中的充填技术发展，煤矿开采需求的发展是煤矿开采中充填技术发展的重要推动力。虽然煤矿开采中的充填技术已经具有了数百年的发展历史，但是最早期的煤矿开采充填工作目的主要是为了对地下开采废料进行处理，并且在相当长的一段时期中，由于煤矿开采工作的安全需求以及生态需求并不明显，所以煤矿开采充填技术也就止步不前。直至20 世纪，包括我国在内的许多国家在充填技术方面都取得了较大的发展与成就。虽然我国填材料与技术相对于发达国家而言发展相对滞后，但是随着国内煤矿开采行业以及相关技术的发展，这种差距也在逐渐减少。总结煤矿开采充填技术的发展，可以将煤矿开采充填技术分为以下四个发展阶段：

（1）废弃物处理为目的的充填技术；（2）水砂充填工艺这种充填工艺，能够在一定程度上有效解决地表沉降和矿坑火灾等问题。（3）以尾砂胶结充填技术；（4）20 世纪80 年代至90 年代采用全尾砂胶结充填工艺。

上述的传统煤矿充填技术虽然在一定程度上满足煤矿开采充填的需求，但是存在生产能耗高、密度大和抗压强度偏低等问题。因此，提供一种能够克服在煤矿开采充填中的存在的生产能耗高、密度大和抗压强度偏低的回填料，已经是一个亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种利用天然非金属矿物岩浆土、凝灰岩和膨胀珍珠岩收尘粉为主要原料生产的用于煤矿填充领域的低密度煤矿回填料及其制备方法，该方法具有制备工艺简单，孔隙率高和容重轻等优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种煤矿回填料，由下列原料按照质量百分比制备而成：岩浆土30~60 %，凝灰岩20~50 %，膨胀珍珠岩收尘粉20~40 %，辅料1~10 %，上述原料总和为百分之一百；

所述的辅料为磷酸二氢铝、氢氧化铝、煤粉、六偏磷酸钠中的一种或一种以上组合物；

所述的煤矿回填料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将岩浆土和凝灰岩按比例进行破碎，并按一定比例与膨胀珍珠岩收尘粉一同磨至粒度不大于200目；

第二步：将第一步中粉磨好的物料与辅料按比例预湿、混合；

第三步：将第二步中混合均匀后的集料送入造粒机中造粒，粒径控制在3~12 mm；

第四步：将第三步中制得的集料进行烘干并筛分，不合格粒径的集料回至第一步；

第五步：将第四步中得到的球料或者粒料置于回转窑进行干燥焙烧，焙烧后的物料空气气氛自然冷却、储存。

所述的第四步中的干燥温度为150 ℃~300 ℃，干燥时间为20~60分钟；

所述的第五步中的焙烧温度为300~1000 ℃，焙烧时间为20~40分钟。

积极有益效果：本发明以具有10-15倍膨胀倍数的膨胀珍珠岩收尘粉占据空间结构，利用岩浆土的低熔点作为助熔剂，降低了凝灰岩的烧成温度。在此烧制条件下形成结构良好的微孔集料，烧制过程中形成的微孔形成独立的闭孔结构，从而减少了吸水率；合理粒径级配的85%圆度以上的颗粒流动性非常好，可密集充填地下空隙；140~160 kg/m³容重、18~25 MPa筒压强度提供填充料优异的耐压性能。

附图说明

图1为本发明的制备方法工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明：

如图1所示，所述的煤矿回填料的制备方法，包括以下步骤：

煤矿回填物料组成物料说明：膨胀珍珠岩收尘粉是在膨胀珍珠岩或玻化微珠制备过程，经袋式收尘器收集的一种容重为40 kg/m³、粒径低于80目的多孔材料；岩浆土是自然条件下覆盖膨润土表层的一种粘土类矿物，其组分中SiO₂为63~71 %、Al₂O₃为8~13 %。凝灰岩是一种火山碎屑岩，其组成的火山碎屑物质有50 %以上的颗粒直径小于2 mm，成分主要是火山灰，其组分中SiO₂为68~77 %、Al₂O₃为10~16 %。外貌疏松多孔，粗糙。

实施例1

以岩浆土为主要原料，添加适量的凝灰岩和膨胀珍珠岩收尘粉，以磷酸二氢铝及煤粉为辅料。分别称取岩浆土220 g，凝灰岩80 g，100~120目膨胀珍珠岩收尘粉80 g，磷酸二氢铝18 g，煤粉2 g。

将岩浆土和凝灰岩按比例破碎研磨至100~120目，与膨胀珍珠岩收尘粉混合并研磨至粒度不大于200目。

将上述主料与辅料磷酸二氢铝及煤粉在混合搅拌器中充分混合60分钟，用100 ml水喷淋预湿。

将混合均匀的物料放入圆盘造粒机中造粒。

将制得的球料在300 ℃烘干20分钟后筛分，将粒径在3~12 mm的球料置于1000 ℃的回转窑中焙烧20分钟后自然冷却至室温。

以上所述制备的样品容重为153 kg/m³，筒压强度23 MPa。

实施例2

以岩浆土为主要原料，添加适量的凝灰岩和膨胀珍珠岩收尘粉，以氢氧化铝、磷酸二氢铝及煤粉为辅料。分别称取岩浆土180 g，凝灰岩120 g，100~120目膨胀珍珠岩收尘粉100 g，氢氧化铝3 g，磷酸二氢铝13 g，煤粉2 g。

将上述主料与辅料氢氧化铝、磷酸二氢铝、煤粉在混合搅拌器中充分混合40分钟，用100 ml水喷淋预湿。

将混合均匀的物料放入圆盘造粒机中造粒。

将制得的球料在250 ℃烘干20分钟后筛分，将粒径在3~12 mm的球料置于850 ℃的回转窑中焙烧30分钟后自然冷却至室温。

以上所述制备的样品容重为158 kg/m³，筒压强度25 MPa。

实施例3

以岩浆土为主要原料，添加适量的凝灰岩和膨胀珍珠岩收尘粉，以煤粉为辅料。分别称取岩浆土180 g，凝灰岩80 g，80~120目膨胀珍珠岩收尘粉130 g，煤粉10 g。

将上述主料与辅料煤粉在混合搅拌器中充分混合30分钟，用100 ml水喷淋预湿。

将混合均匀的物料放入圆盘造粒机中造粒。

将制得的球料在200 ℃烘干50分钟后筛分，将粒径在3~12 mm的球料置于550 ℃的回转窑中焙烧30分钟后自然冷却至室温。

以上所述制备的样品容重为146 kg/m³，筒压强度21 MPa。

实施例4

以岩浆土为主要原料，添加适量的凝灰岩和膨胀珍珠岩收尘粉，以六偏磷酸钠、氢氧化铝及煤粉为辅料。分别称取岩浆土150 g，凝灰岩110 g，80~100目膨胀珍珠岩收尘粉150 g，六偏磷酸钠10 g，氢氧化铝3 g，煤粉2 g。

将岩浆土和凝灰岩按比例破碎研磨100~120目，并与膨胀珍珠岩收尘粉磨至粒度不大于200目。

将上述主料与辅料六偏磷酸钠、氢氧化铝及煤粉在混合搅拌器中充分混合60分钟，用120 ml水喷淋预湿。

将混合均匀的物料放入圆盘造粒机中造粒。

将制得的球料在150 ℃烘干2 h后筛分，将粒径在3~12 mm的球料置于450 ℃的回转窑中焙烧30分钟后自然冷却至室温。

以上所述制备的样品容重为143 kg/m³，筒压强度18 MPa。

实施例5

以岩浆土为主要原料，添加适量的凝灰岩和膨胀珍珠岩收尘粉，以氢氧化铝及煤粉为辅料。分别称取岩浆土180 g，凝灰岩100 g，80~100目膨胀珍珠岩收尘粉150 g，氢氧化铝8 g，煤粉8 g。

将上述主料与辅料氢氧化铝及煤粉在混合搅拌器中充分混合60分钟，用120 ml水喷淋预湿。

将混合均匀的物料放入圆盘造粒机中造粒。

将制得的球料在150 ℃烘干60分钟后筛分，将粒径在3~12 mm的球料置于750 ℃的回转窑中焙烧30分钟后自然冷却至室温。

以上所述制备的样品容重为148 kg/m³，筒压强度20 MPa。

本发明的显著特点是：1、以具有10-15倍的膨胀系数的膨胀珍珠岩收尘粉、矿山生产过程中剥离的岩浆土、凝灰岩为原料生产具有较高经济价值、较长寿命的环保产品，实现了以天然矿物治废的目的。2、所生产的85 %圆度以上的轻质填料回填采掘后的煤矿解决了废弃物回填对地下水的污染又解决了普通回填有死角的情况，有效避免了地面沉降情况。

以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。

Claims

1.一种煤矿回填料，其特征在于：由下列原料按照质量百分比制备而成：岩浆土30~60%，凝灰岩20~50 %，膨胀珍珠岩收尘粉20~40 %，辅料1~10 %，上述原料总和为百分之一百；所述的辅料为磷酸二氢铝、氢氧化铝、煤粉、六偏磷酸钠中的一种或几种组合物；

所述的煤矿回填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种煤矿回填料，其特征在于：所述的第四步中的烘干温度为150 ℃~300 ℃，烘干时间为20~60分钟。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿回填料，其特征在于：所述的第五步中的焙烧温度为300~1000 ℃，焙烧时间为20~40分钟。