CN109265125A - 一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，由粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥、水泥、生石灰、石膏粉和火山石粉混合经过球磨成胚粉，胚粉经过煅烧、球磨后得到混合粉，所述混合粉与硅酸钠、发泡剂混合搅拌均匀既制成所述矿坑充填用环保型胶凝材料。本发明制得的胶凝材料消耗大量固废，节能环保；解决输送、离析、滤排水及填充体早期抗压强度不足的技术缺陷，具有含水量高，料浆不离析、不需脱水，可泵性好，料浆浓度可在30％～70％之间变化，充填后2h后抗压强度能达到3.3MPa，24h后抗压强度能达到5.9MPa，最终抗压强度能达到11.9MPa。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法。
背景技术
随着工业经济和城市建设的发展，各种矿产资源必不可少。而采矿留下的大量矿坑、巷道和采空区也会随着时间的推移发生严重的地质灾害和环境污染，如滑坡、开裂、地表沉陷、水源流失，耕地、山林、房屋毁损、地下水污染以及对人畜等生命财产的危害等。
而目前在用于修复矿坑的方法通常是用水泥和采矿废渣混合灌注，水泥作为矿山充填胶凝材料的最大问题是离析和泌水量大。矿山充填普遍采用地面搅拌制浆，管道自流输送技术，即利用垂直管道压差势能，通过水力作用将充填料输送到充填区。水作为传递介质，其用量远大于混凝土或砂浆的用水量。因此，水泥作为矿坑胶凝材料存在如下缺陷：1)、多余水必须迅速排出，以免影响固化和后期充填，因而一般要求采用排水效果好的脱泥分级尾砂填充；2)、水在流动排泄过程中会引起料浆的离析和分层，使得充填体固化强度大为降低，为减少离析和排水量，就需要提高料浆浓度，但这由增加了输送难度，甚至无法自流输送。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，具体技术方案如下：
一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，由粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥、水泥、生石灰、石膏粉和火山石粉混合经过球磨成胚粉，胚粉经过煅烧、球磨后得到混合粉，所述混合粉与硅酸钠、发泡剂混合搅拌均匀既制成所述矿坑充填用环保型胶凝材料。
作为上述技术方案的改进，所述粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥、水泥、生石灰、石膏粉、火山石粉、硅酸钠、发泡剂的质量比为(50～60):(10～20):(15～25):(60～70):(20～30):(10～15):(30～40):(10～15):(0.001～0.002)。
作为上述技术方案的改进，所述煅烧温度为500～600℃。
作为上述技术方案的改进，所述混合粉的粒径为小于或等于0.25mm。
作为上述技术方案的改进，所述发泡剂为铝粉或碳酸氢盐。
作为上述技术方案的改进，所述有色矿渣粉的比表面积大于或等于350m2/kg2。
作为上述技术方案的改进，所述火山石粉的比表面积大于或等于500m2/kg2。
作为上述技术方案的改进，所述赤泥的含水量小于或等于0.3％。
本发明的有益效果：本发明制得的胶凝材料消耗大量粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥等固废，节能环保；能够克服水泥胶凝材料的不足，解决输送、离析、滤排水以及填充体早期抗压强度不足的技术缺陷，具有含水量高，料浆不离析、不需脱水，可泵性好，料浆浓度可在30％～70％之间变化，充填后2h后抗压强度能达到3.3MPa，24h后抗压强度能达到5.9MPa，最终抗压强度能达到11.9MPa。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将50Kg粉煤灰、10Kg比表面积大于或等于350m2/kg2的有色矿渣粉、15Kg含水量小于或等于0.3％的赤泥、60Kg水泥、20Kg生石灰、10Kg石膏粉和30Kg比表面积大于或等于500m2/kg2的火山石粉混合经过球磨成胚粉，胚粉经过煅烧、球磨后得到粒径为小于或等于0.25mm的混合粉，煅烧温度为500～530℃，所述混合粉与10Kg硅酸钠、0.001Kg发泡剂混合搅拌均匀既制得成品A。所述发泡剂为碳酸氢盐。
成品A与尾砂加水搅拌混合后放料，料浆浓度可在30％～50％之间变化，充填后2h抗压强度超过2.5～3.0MPa，24h后抗压强度达到4.7～5.6MPa，最终抗压强度能达到9.1～10.5MPa。
实施例2
将56Kg粉煤灰、16Kg比表面积大于或等于350m2/kg2的有色矿渣粉、20Kg含水量小于或等于0.3％的赤泥、66Kg水泥、25Kg生石灰、13Kg石膏粉和36Kg比表面积大于或等于500m2/kg2的火山石粉混合经过球磨成胚粉，胚粉经过煅烧、球磨后得到粒径为小于或等于0.25mm的混合粉，煅烧温度为530～560℃，所述混合粉与12Kg硅酸钠、0.0017Kg发泡剂混合搅拌均匀既制得成品B。所述发泡剂为铝粉。
成品B与尾砂加水搅拌混合后放料，料浆浓度可在40％～60％之间变化，充填后2h抗压强度超过2.6～3.1MPa，24h后抗压强度达到4.7～5.8MPa，最终抗压强度能达到10.3～11.9MPa。
实施例3
将60Kg粉煤灰、20Kg比表面积大于或等于350m2/kg2的有色矿渣粉、25Kg含水量小于或等于0.3％的赤泥、70Kg水泥、30Kg生石灰、15Kg石膏粉和40Kg比表面积大于或等于500m2/kg2的火山石粉混合经过球磨成胚粉，胚粉经过煅烧、球磨后得到粒径为小于或等于0.25mm的混合粉，煅烧温度为560～600℃，所述混合粉与15Kg硅酸钠、0.002Kg发泡剂混合搅拌均匀既制得成品C。所述发泡剂为铝粉。
成品C与尾砂加水搅拌混合后放料，料浆浓度可在30％～70％之间变化，充填后2h抗压强度不超过2.7～3.3MPa，24h后抗压强度达到4.9～5.9MPa，最终抗压强度能达到9.7～11.1MPa。
对照试验
将硅酸盐水泥与尾砂加水搅拌混合后放料，料浆浓度可在30％～40％之间变化，充填后2h抗压强度不超过2MPa，24h后抗压强度不超过4MPa，最终抗压强度不超过6MPa。
在上述实施例中，采用粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥、生石灰、石膏粉和火山石粉与水泥混合制成的胶凝材料，相对于传统的硅酸盐水泥，本发明所述胶凝材料大量消耗粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥等固废，节能环保。通过添加赤泥、水泥、生石灰、石膏粉并再经过煅烧球磨使得胶凝材料凝结性好，有效降低离析和分层，使得固化后的抗压强度显著提高。由于火山石粉为多孔材料，表面积大，这有利于提高料浆的排水，从而使得料浆浓度可在30％～70％之间变化，输送难度降低，有利于自流输送。
其中，铝粉在碱性环境下与水碱反应产生氢气，在水泥浆中加入石灰可以发泡，发泡的料浆有利于自流输送。生石灰与水反应生成氢氧化钙并放出大量的热，发泡产生的泡沫能够有效堵住料浆中粒料之间的微小缝隙，从而具有锁水、保水效果；待泡沫消除后，料浆中粒料之间的多孔缝隙，有利于排水；在起初，泡沫包裹，使得料浆在生石灰与水产生的热量的蒸煮下，可对料浆进行加速养护。随着排水的进行，料浆中粒料之间的孔隙会暴露的越来越多，这有利于空气中的二氧化碳进入并与氢氧化钙反应生成碳酸钙，该碳酸钙会与石膏、硅酸钠结合并填充孔隙，从而有利于提高最终填充体的抗压强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：由粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥、水泥、生石灰、石膏粉和火山石粉混合经过球磨成胚粉，胚粉经过煅烧、球磨后得到混合粉，所述混合粉与硅酸钠、发泡剂混合搅拌均匀既制成所述矿坑充填用环保型胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰、有色矿渣粉、赤泥、水泥、生石灰、石膏粉、火山石粉、硅酸钠、发泡剂的质量比为(50～60):(10～20):(15～25):(60～70):(20～30):(10～15):(30～40):(10～15):(0.001～0.002)。
3.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为500～600℃。
4.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述混合粉的粒径为小于或等于0.25mm。
5.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述发泡剂为铝粉或碳酸氢盐。
6.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述有色矿渣粉的比表面积大于或等于350m2/kg2。
7.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述火山石粉的比表面积大于或等于500m2/kg2。
8.根据权利要求1所述的一种矿坑充填用环保型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述赤泥的含水量小于或等于0.3％。
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