CN109265120A - 一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆 - Google Patents

一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆,属于采矿工程和建筑材料技术领域。本发明的一种矿山充填用胶结剂料浆,该胶结剂料浆由硅铝质、钙质原料的预拌粉体和钛石膏料浆混合而成,具体的,所述胶结剂料浆干基按照重量百分比包括以下组分:粉煤灰0~15%、矿渣微粉15~70%、钢渣微粉0~15%、水泥5~20%和工业副产钛石膏25~50%;本发明的矿山充填材料,由以全尾矿砂和水组成的尾矿浆及本发明上述胶结剂料浆搅拌混合而成。采用本发明的技术方案可以有效提高矿山充填体的强度,实现对工业废渣,尤其是对钛石膏的有效资源化利用,且该矿山充填胶结材料的制备工艺简单,可实现全尾矿砂的充填。

Description

一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶 结剂料浆
技术领域
本发明属于采矿工程和建筑材料技术领域,具体涉及一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆。
背景技术
充填采矿法具有损失率小、贫化率低、安全性高等优点,也是能有效控制矿山地压活动的采矿方法。随着充填采矿技术,特别是胶结充填采矿技术的日益发展,使矿山许多复杂的技术问题得到了很好的解决,在深部开采、保护地表、“采富保贫”、“三下开采”、降低贫化率和损失率、防止内因火灾、减缓岩爆发生、有效控制地压活动等方面发挥了巨大的作用。
采矿充填法使用的充填材料主要由骨料和胶结剂组成,一般是以分级尾砂、尾砂加河砂或全尾砂为充填骨料,胶结剂与充填骨料及水混合后,发生物理与化学反应形成胶体,将充填骨料凝固成具有一定强度的充填胶结体。目前绝大部分矿山已经使用充填采矿法进行矿山开采,水泥是目前使用最为广泛的胶结剂,包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等,或者是在水泥的基础上适当添加粉煤灰、赤泥、石灰或者化学外加剂,这无疑增加了采矿充填成本。
目前我国适用于矿山充填的专用水泥还不多见,近期有几项关于矿山充填材料的发明专利。如,专利申请号为CN201010129082.1的申请案公开了一种尾砂胶结材料,其组分及各组分的质量百分比分别为:硫铝酸盐水泥20%~60%、矿渣15%~55%、无水石膏5%~15%、生石灰5%~10%。按照上述配比混合制成的胶结材料,加入一定量的尾砂和水搅拌均匀使用。专利申请号为CN201210008744.9的申请案公开了一种充填采矿法的充填料浆及其制备方法,该申请案的充填料浆由下列材料组成:尾矿、超微粉、水泥和采矿废渣;所述尾矿是浓度约为20%的选矿尾矿,将其浓缩为浓度65%以上的高浓度尾矿;所述超微粉是热法制黄磷或其他对磷矿石煅烧后作为废渣外排的磷渣经细磨为与水泥细度相当的粉体,水泥与超细微粉共同作为胶结剂;所述采石废渣破碎成小于2cm的颗粒。各材料按重量份计的配方为水泥:超微粉=(0.8~0.3):(0.2~0.7),砂灰比为4~12,采矿废渣与尾矿之比不确定,充填料浆浓度等于或大于70%。
又如,专利申请号为201210006550.5的申请案公开了一种铁尾矿胶结充填方法,分为底层和面层,底层和面层掺入不同比例的固化剂,共同组成充填体,其使用的固化剂是将矿渣、硅酸盐水泥熟料、化工废石膏、粉煤灰和生石灰先分别进行干燥、筛分、破碎成尺寸小于10mm的颗粒,然后混合均匀,自然陈化6小时以上再磨,粉体细度控制为过0.08mm筛余量小于10%;将外加剂先破碎成粒度小于1mm的粉末,再与上述粉体材料混匀为固化剂,其中各组分的质量百分比为:矿渣40%~62%、化工废石膏为3%~5%、硅酸盐水泥熟料20%~30%、粉煤灰10%~15%、生石灰3.5%~9.6%、外加剂0.4%~1.5%。
上述申请案中的充填材料,虽然有些早强较高,有些有特殊针对性,但是其胶结剂中都掺入了水泥或水泥熟料,且掺量较高,或者也掺入了其他外加剂,生产成本较高,部分专利中尾矿砂使用的是分级尾矿,充填材料制备方法也较为复杂。此外,采用上述现有胶结材料也难以对极细颗粒进行胶结。
钛石膏是采用硫酸酸解钛铁矿生产钛白粉时,加入石灰或电石渣中和大量的酸性废水反应,所产生的以二水石膏为主要成分的废渣。其处理过程是先用石灰中和至pH值为7,然后加入絮凝剂在增稠器中沉降,清液合理溢流排放。下层浓浆通过压滤机压滤,压滤后的滤渣即为钛石膏,每生产1吨钛白粉副产10吨钛石膏,全世界每年钛石膏的排放量为1775万吨,我国每年约为715万吨。钛石膏含水量高、粘度大、杂质含量高,呈弱酸性,从废渣处理车间出来时,先是灰褐色,置于空气中二价铁离子逐渐被氧化成三价铁离子而变成红色(偏黄),故又名红泥,红、黄石膏。现有技术中,可用煅烧的钛石膏、粉煤灰、矿渣、硅酸盐水泥、激发剂配制复合胶结材料,或钛石膏烘干后用做水泥缓凝剂,或以高钙灰与钛石膏复合制作路基材料等。但由于与天然石膏相比,钛石膏的铁含量较高,其具有粘度大、置于空气中易变成红色等特点,这就给上述钛石膏的处理工艺带来了一定困难。
经检索,关于对钛石膏进行处理的专利文献已有公开。如,专利申请号为201710066513的申请案公开了一种钛石膏高性能混凝土建材及其制备方法,该申请案通过将原状钛石膏直接加水变成泥浆,然后将硅铝质原料粉体和钙质原料粉体、轻质集料加入钛石膏泥浆中,使其变成一种含气体量很大的稠泥浆,然后通过抽真空的方式,将气泡抽出后进行浇注成型才会获得很高的力学性能,否则需要水灰比大于1才能减少泥浆中的气泡量,这又会使得所获浇注制品的强度大幅度下降,因此导致了钛石膏的利用规模无法增大,大量堆积的钛石膏仍然影响环境。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于现有矿山充填胶结材料存在的以上不足,提供了一种矿山充填材料及其制备装置和制备方法及矿山充填用胶结剂料浆。采用本发明的技术方案可以有效提高矿山充填体的强度,实现对工业废渣,尤其是对钛石膏的有效资源化利用,且该矿山充填胶结材料的制备工艺简单,可实现全尾矿砂的充填。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
其一,本发明的一种矿山充填用胶结剂料浆,该胶结剂料浆由硅铝质、钙质原料的预拌粉体和钛石膏料浆混合而成,具体的,所述胶结剂料浆干基按照重量百分比包括以下组分:粉煤灰0~15%、矿渣微粉15~70%、钢渣微粉0~15%、水泥5~20%和工业副产钛石膏25~50%。
更进一步的,所述钛石膏料浆中干基的重量百分比为20%~50%,水的重量百分比为50~80%。
更进一步的,所述胶结剂料浆干基中各组分的重量百分比优选为:粉煤灰5~7.5、矿渣微粉30%~40%、钢渣微粉5%~7.5%、水泥10~15%、工业副产钛石膏30%~40%;所述钛石膏料浆中干基的重量百分比为30%~40%,水的重量百分比为60~70%。
更进一步的,所述的矿渣微粉为钢铁厂高炉水淬矿渣,其主要化学成分有二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰和氧化铁(FeO);所述钢渣微粉为钢铁厂炼钢工业废渣经过磨细除铁和RO相后获得的粉体,其主要化学成分有氧化钙、二氧化硅、氧化镁、氧化锰和氧化铁;所述的工业副产钛石膏是钛白粉加工企业的酸水处理后的剩余污泥经过压滤后所得到的含水率≥70%的滤饼,其中的固体成分主要为CaSO4.2H2O。
其二,本发明的一种矿山充填材料,该充填材料由以全尾矿砂和水组成的尾矿浆及本发明上述胶结剂料浆搅拌混合而成。
更进一步的,所述尾矿浆中全尾矿砂的重量百分比为50~70%,其余为水;所述胶结剂料浆与尾矿浆中固体成分质量之比,即胶尾比为1:4~1:25。
更进一步的,所述胶尾比优选为1:10~1:16,所述尾矿浆中全尾矿砂的重量百分比优选为60~70%。
其三,本发明的上述矿山充填材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、预拌体制备:将矿渣微粉、钢渣微粉、粉煤灰、水泥按照配合比配料后,经过搅拌或球磨形成组成均匀的硅铝钙质原料混合体半成品A;
步骤二、钛石膏料浆制备:按照钛石膏料浆的需水量要求,将含水率70%以上的钛石膏滤饼和需要补充的水量一起加入泥浆搅拌机中搅拌成钛石膏料浆B,并控制钛石膏料浆B中的水灰比>1;
步骤三、胶结剂料浆制备:在钛石膏料浆B的继续搅拌过程中,通过多点布料方式加入硅铝钙质原料混合体半成品A,将A、B搅拌均匀,即形成尾矿胶结剂料浆;将尾矿胶结剂料浆泵入活化库中进行储存;
步骤四、胶结充填:将尾矿胶结剂料浆经过计量后,用泵送和多股流方式接到尾矿浆浓密机的排料口处并通过多流股喷嘴喷出,尾矿胶结剂料浆与浓密后的尾矿浆一起进入旋流管,在旋转过程的紊流状态下,进行两种料浆多个流股输送中的直接对流混合,并利用矿井落差通过第三输送管道自流输送至井下采空区。
其四,本发明的矿山充填材料的制备装置,包括泥浆搅拌机、活化库和尾矿浆浓密机,其中,泥浆搅拌机的出料口通过1号泥浆泵和第一输送管道与活化库的进料口相连,所述尾矿浆浓密机的排料口与旋流管的一端相连,旋流管的另一端通过第三输送管道连接至井下采空区,所述活化库的出料口通过2号泥浆泵和第二输送管道连接至尾矿浆浓密机的排料口内,且第二输送管道的输出端设有多流股喷嘴。
更进一步的,所述尾矿浆浓密机的上部设有清水溢流管。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下显著效果:
(1)本发明的一种矿山充填用胶结剂料浆,该胶结剂料浆由硅铝质、钙质原料的预拌粉体和钛石膏料浆混合而成,通过对胶结剂料浆的组分和配比进行优化设计,在各组分的共同作用下,一方面可以有效提高所得充填体的强度及致密性,另一方面相对于现有胶结剂材料能够用于胶结极细颗粒,同时该胶结剂原料基本为工艺废渣,生产成本较低,实现了资源的合理化回收利用。
(2)本发明的一种矿山充填用胶结剂料浆,其充填料浆组分中使用固体废弃物接近100%,可以实现全尾矿砂的充填,尾矿砂利用率高,生产成本非常低廉,且无需脱水的原状钛石膏渣浆在胶结剂料浆配料中的比例较高,环保效果非常显著。
(3)本发明的一种矿山充填材料,该充填材料由以全尾矿砂和水组成的尾矿浆及本发明上述胶结剂料浆搅拌混合而成,本发明通过对胶结剂的组分及配比进行优化设计,从而可以实现全尾矿砂的充填,而不必进行分级处理,且所得充填体的强度及致密性较高,同时该充填材料中各组分的成本较低。
(4)本发明的一种矿山充填材料,通过将高水灰比的含钛石膏胶结剂料浆和尾矿浆搅拌在一起形成胶结尾矿充填材料,使得混合均匀度在被提高的同时,钛石膏中各种复杂成分所带的电荷和尾矿砂表面电荷相互作用,会将颗粒的电荷降至等电点,尾矿充填体中颗粒发生接触沉降,使得堆积致密度及强度均得到有效提高。
(5)本发明的一种矿山充填材料,其填充骨料尾矿砂不限于单一粒级尾矿,适用范围较广,这不仅部分解决了尾矿的堆积和污染问题,还使得其他的工业废渣如工业副产钛石膏、钢渣、矿渣和粉煤灰得以资源化利用,尤其是免脱水的原状钛石膏渣浆在胶凝材料料浆配料中的比例较高,环保效果非常显著。
(6)本发明的矿山充填材料的制备方法,将全尾矿砂和水组成的尾矿浆及本发明的胶结剂料浆搅拌混合即得矿山充填材料,所得充填材料的强度与致密性较高。将两种料浆混合时无需采用专门的有动力驱动的搅拌机进行搅拌,而是在管道中利用旋流和重力进行自搅拌,动力消耗大大减小,工艺简单,且能够有效保证充填中各组分混合的均匀性;同时,两种流体搅拌过程中粘滞阻力变化小,不影响填充体的流动度,适用于自流充填。
(7)本发明的矿山充填材料的制备装置,包括泥浆搅拌机、活化库和尾矿浆浓密机,将矿渣微粉、钢渣微粉、粉煤灰、水泥按配比配料混合后,加入到泥浆搅拌机中与钛石膏料浆一起进行搅拌即得尾矿胶结料浆,将该尾矿胶结料浆经活化储存后泵送至尾矿浆浓密机的排料口,通过多流股喷嘴的作用使尾矿胶结料浆高度分散进入尾矿浆,然后两种料浆一起进入旋流管,在旋转过程的紊流状态下,进行两种料浆多个流股输送中的直接对流混合,有利于保证充填体中各组分混合的充分性和均匀性。同时,本发明还可以实现自流充填,工艺操作简单。
附图说明
图1为本发明的矿山充填材料的制备装置的结构示意图。
附图中的标号说明:
1、泥浆搅拌机;2、1号泥浆泵;3、第一输送管道;4、活化库;5、2号泥浆泵;6、第二输送管道;7、尾矿浆浓密机;8、清水溢流管;9、多流股喷嘴;10、旋流管;11、第三输送管道;12、井下采空区。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,现结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
以原状工业副产钛石膏、粉煤灰、钢渣、矿渣、水泥、水为原料的胶结剂料浆,以及全尾矿砂、水所组成的尾矿浆两者搅拌在一起构成尾矿胶结充填材料料浆,其中全尾矿砂作为充填骨料,尾矿胶结充填材料料浆及其胶结剂料浆的组成具体如表1所示。
本实施例中工业副产钛石膏为钛白粉加工企业的酸水处理后的剩余污泥,经过压滤后,含水量70%,主要成分为CaSO4.2H2O;钢渣为钢厂碱度系数为2的转炉渣,经过热泼渣、磁选、破碎、球磨、除铁和RO相后,获得的活性钢渣微粉,其比表面积为410m2/kg;矿渣微粉的比表面积410m2/kg,粉煤灰为磨细的III级粉煤灰,比表面积为450m2/kg;水泥为42.5PO水泥,水泥的比表面积350m2/kg。所述的尾矿砂为金属或非金属矿尾矿砂,包括铜尾矿砂、铁尾矿砂、硫铁尾矿砂、金尾矿砂或铅锌尾矿砂等有色和黑色金属的尾矿砂及其他无机非金属矿的尾矿砂,各尾矿砂中粒径≤0.1mm占50%以上,包括未经分级或其他细分处理后的极细尾矿砂。
如图1所示,本实施例的矿山充填材料的制备装置,包括泥浆搅拌机1、活化库4和尾矿浆浓密机7,其中,泥浆搅拌机1的出料口通过1号泥浆泵2和第一输送管道3与活化库4的进料口相连,所述尾矿浆浓密机7的排料口与旋流管10的一端相连,旋流管10的另一端通过第三输送管道11连接至井下采空区12,所述活化库4的出料口通过2号泥浆泵5和第二输送管道6连接至尾矿浆浓密机7的排料口内,且第二输送管道6的输出端设有多流股喷嘴9,尾矿浆浓密机7的上部设有清水溢流管8。
本实施例的矿山充填材料料浆的制备步骤为:
(1)在泥浆搅拌机1中将钛石膏滤饼中加入水,将其搅拌成钛石膏料浆A,料浆中水灰比为1.5;
(2)将水泥、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉按照配料的计量比,在干拌搅拌机中均匀混合为硅、铝、钙质混合粉体B,搅拌设备为强力粉末搅拌机,每批配料的搅拌时间不少于5min;
(3)将步骤2获得的硅、铝、钙质混合粉体B按照计量称量后,再以多点投料的方式加入步骤1获得的钛石膏料浆A中,进行搅拌,搅拌时间不超过5min,获得尾矿胶结料浆,并将胶结料浆通过第一输送管道3和1号泥浆泵2喂入活化库4中进行储存,储存时间不超过30min;
(4)用2号泥浆泵5将活化库4中的尾矿胶结料浆,通过第二输送管道6接到尾矿浆浓密机7的排浓密尾矿浆管道入口处,浓密后尾矿浆上层的清水通过溢流管8流出后用于选矿生产循环使用,尾矿胶结料浆通过胶结料浆多流股喷嘴9以10股料流的方式喷出,汇入尾矿浆的流体中,一起经过旋流管10,通过旋流管10中的连续螺旋叶片导流后,发生旋转紊流中的对流传质混合作用,混合作用的示意图如图1所示,该作用在第三输送管道11输送过程中一直发生,并通过自流的方式输送到井下的采空区,进行井下尾矿固化充填,经检测,充填体28天后的钻芯取样无侧限抗压强度为3.5MPa(胶结料浆中固体与尾矿浆中固体之比,即“胶尾比”:1:12)。
本实施例将高水灰比的钛石膏料浆和尾矿浆搅拌在一起形成胶结尾矿充填材料,使得混合均匀度在被提高的同时,钛石膏中各种复杂成分所带的电荷和尾矿砂表面电荷相互作用,会将颗粒的电荷降至等电点,尾矿充填体中颗粒发生接触沉降,使得堆积致密度提高,其中的Ca(OH)2、SiO2、Al2O3、CaSO4成分将会发生如下反应:
Al2O3+H2O→Al(OH)3 (1)
SiO2+H2O→Si(OH)4 (2)
Ca(OH)2→Ca2++2OH- (3)
Ca2++Si(OH)4→CSH gel (4)
Al(OH)3+CaSO4·2H2O+Ca2+→AFT (5)
CSH=CaSiO3.H2O AFT=3CaO·Al(OH)3·3CaSO4·32H2O
上述成分在搅拌均匀的情况下能胶结极细颗粒,而通用水泥则无此性能。具体的,本发明能将硅铝质、钙质原料钢渣、矿渣、工业副产石膏和尾矿砂在料浆输送中直接进行搅拌混合,使混合的均匀度更高,混合所需的动力更小,另外因为钛石膏以泥浆的形式加入,可以充分的分散到尾矿浆中,改变尾矿颗粒的带电状态,使得充填的尾矿发生凝聚沉降,提高固结体的充填强度,胶结剂料浆和尾矿砂料浆充分搅拌后,钢渣、水泥提供一定的碱度和Ca2+浓度促进矿渣、粉煤灰溶解水化,在大量钛石膏存在的情况下,矿渣、粉煤灰不断生成水化产物C-S-H凝胶和钙矾石,形成的C-S-H和钙矾石填充在尾矿之间的空隙,并相互之间搭接形成网络结构,使充填体固化产生强度,在石膏过量的情况下,钙矾石不断形成,由于体系水灰比很大,体系中空隙多且大,钙矾石在空隙中结晶长大但又不会使充填体崩坏,反而使充填体致密度不断提高,强度不断增长。
实施例2
以原状工业副产钛石膏、粉煤灰、钢渣、矿渣、水泥、水为原料的胶结剂料浆,以及全尾矿砂、水所组成的尾矿浆两者搅拌在一起构成尾矿胶结充填材料料浆,其中全尾矿砂作为充填骨料,尾矿胶结充填材料料浆的组成如表1所示。
其中工业副产钛石膏为钛白粉加工企业的酸水处理后的剩余污泥,经过压滤后,含水量80%,主要成分为CaSO4.2H2O;钢渣为钢厂碱度系数为2的转炉渣,经过热泼渣、磁选、破碎、辊压磨、除铁和RO相后,获得的钢渣细粉,矿渣为高炉水淬矿渣,粉煤灰为III级粉煤灰,水泥为52.5水泥熟料。
本实施例的矿山充填材料的制备装置,其结构同实施例1,本实施例的矿山充填材料的的制备步骤为:
(1)在泥浆搅拌机1中将钛石膏滤饼中加入水,将其搅拌成钛石膏料浆A,料浆中水灰比为1.5;
(2)将水泥熟料、粉煤灰、矿渣、钢渣粉按照配料的计量比,在开路式微介质管式球磨机中磨细为为硅、铝、钙质混合粉体B,粉体的表面积400m2/kg;
(3)将步骤2获得硅、铝、钙质混合粉体B按照计量称量后,再以多点投料的方式加入步骤1获得的钛石膏料浆A中,进行搅拌,搅拌时间不超过5min,获得尾矿胶结料浆,并将胶结料浆通过第一输送管道2和1号泥浆泵3喂入活化库4中进行储存,储存时间不超过30min;
(4)用2号泥浆泵5将活化库中的尾矿胶结料浆,通过第二输送管道6接到尾矿浆浓密机7的排浓密尾矿浆管道入口处,浓密后尾矿浆上层的清水通过溢流管8流出后用于选矿生产循环使用,尾矿胶结料浆通过胶结料浆多流股喷嘴9以10股料流的方式喷出,汇入尾矿浆的流体中,一起经过旋流管10,通过旋流管10中的连续螺旋叶片导流后,发生旋转紊流中的对流传质混合作用,混合作用的示意图如图1所示,该作用在第三输送管道11输送过程中一直发生,并通过自流的方式输送到井下的采空区,进行井下尾矿固化充填,充填体28天后的钻芯取样无侧限抗压强度为1.5MPa(胶尾比1:16)。
实施例3~实施例5
实施例3~5的矿山充填材料及其充填用胶结剂料浆的组成及质量配比具体见表1,该矿山充填材料的制备装置结构及制备工艺均同实施例1。由于矿山充填时不同区域对充填体的强度要求不同,而根据表1可以看出,通过对胶结剂中各组分的组分配比及胶尾比等进行优化设计,从而可以满足不同区域充填体的性能要求。
表1实施例1-5中矿山充填材料及其充填用胶结剂料浆的组成及质量配比

Claims (10)

1.一种矿山充填用胶结剂料浆,其特征在于:该胶结剂料浆由硅铝质、钙质原料的预拌粉体和钛石膏料浆混合而成,具体的,所述胶结剂料浆干基按照重量百分比包括以下组分:粉煤灰0~15%、矿渣微粉15~70%、钢渣微粉0~15%、水泥5~20%和工业副产钛石膏25~50%。
2.根据权利要求1所述的一种矿山充填用胶结剂料浆,其特征在于:所述钛石膏料浆中干基的重量百分比为20%~50%,水的重量百分比为50~80%。
3.根据权利要求1或2所述的一种矿山充填用胶结剂料浆,其特征在于:所述胶结剂料浆干基中各组分的重量百分比优选为:粉煤灰5~7.5、矿渣微粉30%~40%、钢渣微粉5%~7.5%、水泥10~15%、工业副产钛石膏30%~40%;所述钛石膏料浆中干基的重量百分比为30%~40%,水的重量百分比为60~70%。
4.根据权利要求3所述的一种矿山充填用胶结剂料浆,其特征在于:所述的矿渣微粉为钢铁厂高炉水淬矿渣,其主要化学成分有二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰和氧化铁(FeO);所述钢渣微粉为钢铁厂炼钢工业废渣经过磨细除铁和RO相后获得的粉体,其主要化学成分有氧化钙、二氧化硅、氧化镁、氧化锰和氧化铁;所述的工业副产钛石膏是钛白粉加工企业的酸水处理后的剩余污泥经过压滤后所得到的含水率≥70%的滤饼,其中的固体成分主要为CaSO4.2H2O。
5.一种矿山充填材料,其特征在于:该充填材料由以全尾矿砂和水组成的尾矿浆及权利要求1-4中任一项所述的胶结剂料浆搅拌混合而成。
6.根据权利要求5所述的一种矿山充填材料,其特征在于:所述尾矿浆中全尾矿砂的重量百分比为50~70%,其余为水;所述胶结剂料浆与尾矿浆中固体成分质量之比,即胶尾比为1:4~1:25。
7.根据权利要求6所述的一种矿山充填材料,其特征在于:所述胶尾比优选为1:10~1:16,所述尾矿浆中全尾矿砂的重量百分比优选为60~70%。
8.一种如权利要求5-7中任一项所述的矿山充填材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、预拌体制备:将矿渣微粉、钢渣微粉、粉煤灰、水泥按照配合比配料后,经过搅拌或球磨形成组成均匀的硅铝钙质原料混合体半成品A;
步骤二、钛石膏料浆制备:按照钛石膏料浆的需水量要求,将含水率70%以上的钛石膏滤饼和需要补充的水量一起加入泥浆搅拌机(1)中搅拌成钛石膏料浆B,并控制钛石膏料浆B中的水灰比>1;
步骤三、胶结剂料浆制备:在钛石膏料浆B的继续搅拌过程中,通过多点布料方式加入硅铝钙质原料混合体半成品A,将A、B搅拌均匀,即形成尾矿胶结剂料浆;将尾矿胶结剂料浆泵入活化库(4)中进行储存;
步骤四、胶结充填:将尾矿胶结剂料浆经过计量后,用泵送和多股流方式接到尾矿浆浓密机(7)的排料口处并通过多流股喷嘴(9)喷出,尾矿胶结剂料浆与浓密后的尾矿浆一起进入旋流管(10),在旋转过程的紊流状态下,进行两种料浆多个流股输送中的直接对流混合,并利用矿井落差通过第三输送管道(11)自流输送至井下采空区(12)。
9.一种如权利要求5-7中任一项所述的矿山充填材料的制备装置,其特征在于:包括泥浆搅拌机(1)、活化库(4)和尾矿浆浓密机(7),其中,泥浆搅拌机(1)的出料口通过1号泥浆泵(2)和第一输送管道(3)与活化库(4)的进料口相连,所述尾矿浆浓密机(7)的排料口与旋流管(10)的一端相连,旋流管(10)的另一端通过第三输送管道(11)连接至井下采空区(12),所述活化库(4)的出料口通过2号泥浆泵(5)和第二输送管道(6)连接至尾矿浆浓密机(7)的排料口内,且第二输送管道(6)的输出端设有多流股喷嘴(9)。
10.根据权利要求9所述的一种矿山充填材料的制备装置,其特征在于:所述尾矿浆浓密机(7)的上部设有清水溢流管(8)。
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