CN107522455B

CN107522455B - 一种矿山尾砂充填材料的制备方法

Info

Publication number: CN107522455B
Application number: CN201710543177.XA
Authority: CN
Inventors: 陈锡麟; 陈忠平; 李鹏; 何威; 冯波宇; 伍航宇; 黄小波; 黄威龙; 张善硕; 赵泽民
Original assignee: Solid Rock Technology Development Co Ltd
Current assignee: Solid Rock Technology Development Co Ltd
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-11-19
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: CN107522455A

Abstract

本发明公开了一种矿山尾砂充填材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：1)将矿粉、粉煤灰、水泥、石膏、石灰、碳酸钠和减水剂混合，制备成胶凝材料；2)将胶凝材料和矿山尾砂混合；3)加水混合，得到矿山尾砂充填材料。本发明利用固体废弃物所制成的矿山尾砂充填材料，其经济性和强度性能都大大优于水泥材料，同时使用本发明材料的流动性好，易于输送，对管道的磨损小，有利于对管道的保护。

Description

一种矿山尾砂充填材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种矿山尾砂充填材料的制备方法。

背景技术

矿产资源所提供的矿物原料、能源和建筑材料等，是人类赖以生存和社会发展中不可缺少的前提条件。矿业开发对人类社会的发展和进步产生着巨大的推动作用。地下采矿在获得矿物资源的同时，也产生了大量固体废弃物(如尾砂)和地下采空区，尾砂胶结充填采矿法为高效利用固体废弃物、解决尾矿库安全隐患、提高深埋矿体和矿柱回采率、确保“三下”资源开采安全性，以及缓解矿区地表塌陷等问题提供了有效途径，得到了采矿行业的关注。但作为胶结充填主要材料的水泥存在着凝结时间长、现场脱水难、接顶率低、矿石贫化率高、充填成本高等问题，制约着矿山企业对胶结充填的应用。如何降低充填成本，是使用胶结充填采矿法的矿山企业亟待解决的主要问题之一。据统计，我国目前采用胶结充填法开采的地下矿山，其充填成本占采矿总成本的20％-55％左右，而在充填成本中，水泥费用则占60％以上。因此，寻求价格低、来源广泛的水泥代用品，以减少水泥用量是充填采矿法在矿山充填中降低成本的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山尾砂充填材料的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种矿山尾砂充填材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将矿粉、粉煤灰、水泥、石膏、石灰、碳酸钠和减水剂按质量比(6～20)：(2～10)：(3～9)：(2～10)：(0.5～5)：(0.5～3)：1混合，制备成胶凝材料；

2)将胶凝材料和矿山尾砂混合；

3)加水混合，得到矿山尾砂充填材料。

步骤1)中，矿粉为高炉矿渣粉，级别为S95级。

步骤1)中，粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。

步骤1)中，水泥为32.5级水泥。

步骤1)中，减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。

步骤2)中，胶凝材料和矿山尾砂的质量比为1：(4～10)。

矿山尾砂为铅锌矿尾砂。

步骤3)中，矿山尾砂充填材料的水含量为25wt％～30wt％。

本发明的有益效果是：

本发明利用固体废弃物所制成的矿山尾砂充填材料，其经济性和强度性能都大大优于水泥材料，同时使用本发明材料的流动性好，易于输送，对管道的磨损小，有利于对管道的保护。

具体实施方式

一种矿山尾砂充填材料的制备方法，包括以下步骤：

2)将胶凝材料和矿山尾砂混合；

3)加水混合，得到矿山尾砂充填材料。

优选的，步骤1)中，矿粉为高炉矿渣粉，级别为S95级。

优选的，步骤1)中，粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。

优选的，步骤1)中，水泥为32.5级水泥。

优选的，步骤1)中，减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。

优选的，步骤2)中，胶凝材料和矿山尾砂的质量比为1：(4～10)。

优选的，矿山尾砂为铅锌矿尾砂。

进一步的，矿山尾砂的化学组成为：26.5wt％～35.5wt％SiO₂，5.0wt％～9.5wt％Al₂O₃，3.5wt％～6.5wt％MgO，4.3wt％～6.5wt％SO₃，0.03wt％～0.10wt％P₂O₅，3.5wt％～5.5wt％Fe₂O₃，15.0wt％～20.0wt％CaO，0.5wt％～1.5wt％PbO，0.2wt％～1.0wt％TiO₂，余量为烧失量。

进一步的，矿山尾砂的粒径分布为：0μm～5μm占5.19wt％，5μm～10μm占3.89wt％，10μm～20μm占9.4wt％，20μm～50μm占23.55wt％，50μm～80μm占16.43wt％，80μm～100μm占8.77wt％，100μm～200μm占22.52wt％，200μm～400μm占9.92wt％，400μm～502μm占0.33wt％。

优选的，步骤3)中，矿山尾砂充填材料的水含量为25wt％～30wt％。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

本发明以应用在广西盘龙铅锌矿填充的试验为例，采用盘龙铅锌矿的尾砂进行填充。盘龙铅锌矿的尾砂化学组成为：SiO₂占31.315wt％，Al₂O₃占7.564wt％，MgO占5.018wt％，SO₃占5.350wt％，P₂O₅占0.07wt％，Fe₂O₃占5.303wt％，CaO占18.482％，PbO占1.003wt％，TiO₂占0.507wt％，其余为烧失量。盘龙铅锌矿尾砂的其余物理性质见下表1。

表1尾砂的物理性质

本发明的盘龙铅锌矿充填材料是按以下方法进行制备及测试的：

1)将45质量份的矿粉、10质量份的Ⅰ级F类粉煤灰、20质量份的32.5级水泥、10质量份的石膏、8质量份的石灰、3质量份的碳酸钠和4质量份的萘系减水剂混合，制备成胶凝材料；

2)将定量的胶凝材料和盘龙矿尾砂分别按灰砂比(质量比)1:4，1:7，1:10放入搅拌机中搅拌1分钟；

3)按料浆浓度75％，72％，70％的比例(质量比)加入定量的水，搅拌90秒；

4)将锅壁四周浆体刮入锅内后，再搅拌30s；

5)取适量搅拌均匀的料浆按GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行流动度测试；

6)将充分混合均匀的浆体灌注在70.7*70.7*70.7mm的标准三联模具中，每个样品灌注两组试块；

7)试验样品有一定强度后，拆模，置于温度为20±2℃、相对湿度为95％的环境中养护至规定龄期，按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》对其进行3d、7d强度测量。

测试结果：

本发明与现用水泥(32.5级)的对比测试数据如表2所示。水泥为对比性实验，为目前盘龙矿正在使用的料浆系统，所以只对其在使用唯一组分进行测试。

表2测试数据

从上表2结果可知，在与水泥相同的浓度下，由于加入粉煤灰，使本发明充填材料的流动度比水泥好；在相同灰砂比及相同浓度条件下，充填体的3天强度为水泥的2.1倍，7天强度为水泥的2.24倍；如果按盘龙矿充填要求3天强度达到2.0MPa、7天强度达到2.9MPa以上，本充填材料在75％的浓度下1：7的灰砂比即可满足充填条件；为了使充填流动性更好，充填倍线更长，故可以选择灰砂比为1：4，充填材料的浓度为70％。

经济性分析：

本发明的充填材料与水泥对比，价格如表3所示。

表3经济对比

材料类别	价格(元/吨)	充填比例	3天强度(MPa)	7天强度(MPa)
					水泥	350	1:4	2.0	2.9
本发明材料	300	1:7	3.1	4.7

通过计算分析，本发明的充填材料比使用纯水泥综合成本至少降低45％。

Claims

1.一种矿山尾砂充填材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2)将胶凝材料和矿山尾砂混合；

3)加水混合，得到矿山尾砂充填材料；

所述步骤1)中，矿粉为高炉矿渣粉，级别为S95级；粉煤灰为Ⅰ级F类粉煤灰；水泥为32.5级水泥；减水剂为萘系减水剂；

所述步骤2)中，胶凝材料和矿山尾砂的质量比为1：(4～10)；

所述矿山尾砂为铅锌矿尾砂，其化学组成为：SiO₂占31.315wt％，Al₂O₃占7.564wt％，MgO占5.018wt％，SO₃占5.350wt％，P₂O₅占0.07wt％，Fe₂O₃占5.303wt％，CaO占18.482％，PbO占1.003wt％，TiO₂占0.507wt％，其余为烧失量；矿山尾砂的粒径分布为：0μm～5μm占5.19wt％，5μm～10μm占3.89wt％，10μm～20μm占9.4wt％，20μm～50μm占23.55wt％，50μm～80μm占16.43wt％，80μm～100μm占8.77wt％，100μm～200μm占22.52wt％，200μm～400μm占9.92wt％，400μm～502μm占0.33wt％；

所述步骤3)中，矿山尾砂充填材料的水含量为25wt％～30wt％。