CN111978060A - 一种高细尾矿砂充填浆体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高细尾矿砂充填浆体材料及其制备方法，采用功能调节剂来解决高细尾砂的利用问题，在主要成分为凝胶材料和高细尾矿砂的充填浆体中加入功能调节剂，解决充填浆体的强度低，泌水量大，粘度大难以泵送的问题，提高了矿山经济效益和社会环境效益。

Description

一种高细尾矿砂充填浆体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高细尾矿砂充填浆体材料及其制备方法，属于无机化学领域。
背景技术
充填采矿法是用充填浆体充填采空区的采矿方法，在铁矿、有色金属矿、黄金矿等矿山中得到越来越广泛的应用。目前，混凝土及块石胶结充填、高浓度尾砂胶结充填、分级尾砂泵送充填等充填技术己在许多矿山采空区推广应用。国内充填方式多采用PO42.5级水泥与分级尾砂拌合作为充填浆体进行充填，其中分级尾砂的颗粒粒径＞80um在40％以上，泥粉(＜5um颗粒)含量＜10％，平均粒径60um以上。但是目前不少矿山为了前不少矿山为了追求选矿回收率，磨矿细度越来越细，造成尾砂的细度也越来越细，有些尾砂甚至达到泥状，吸水量大、流动性差尾矿。这些尾矿粒度属于高细度水平(＞80um颗粒在15％以下、平均粒径30um以下)、泥粉含量高(＜5um颗粒含量＞20％)。这些高细度的特殊尾矿采用水泥作为胶凝材料。而随着水泥价格的不断上涨，在充填成本中，胶结材料所占比重越来越大，同时，传统水泥对尾砂特别是超细尾砂存在固结能力差，充填强度低，水化热高等缺点，并且存在成本高、堵泵问题，难以有效的应用，造成高细尾砂资源的长期堆积，环境污染，为解决这一问题，目前采用矿渣、粉煤灰、石膏等工业固废材料粉磨制备胶凝材料与高细尾砂搭配制备充填浆体。但是，现有的采用矿渣等工业固废材料制备胶凝材料与高细尾砂拌和制备充填浆体，存在充填浆体强度低，浆体粘度大，流速慢影响泵送施工现象。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种高细尾矿砂充填浆体材料及其制备方法，采用功能调节剂来解决高细尾砂的利用问题，充填浆体在搅拌过程中加入一定量功能调节剂，解决充填浆体的强度低，泌水量大，粘度大难以泵送的问题，提高了矿山经济效益和社会环境效益。
一种高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，包括如下步骤：
1)选取充填凝胶材料、充填体骨料、功能调节剂；
2)将步骤1)获得的充填凝胶材料和充填体骨料按照质量比为1:8-12的比例混合制备混合物A；
3)将步骤1)中获得的功能调节剂添加比例按照步骤2)中制备的混合物A的质量的5-6％添加到混合物A中，搅拌混合均匀即可获得高细尾矿砂充填浆体材料；
所述充填体骨料为高细尾矿砂；
所述功能调节剂的制备方法包括如下步骤：
S1取异戊烯聚乙二醇280-300重量份溶解于330-350重量份的水中，添加丙烯酸4-5重量份、双氧水2-3重量份、过硫酸铵0.4-0.5重量份，搅拌均匀获得溶液C；
S2取35-40重量份丙烯酸加入55-60重量份水中，搅拌均匀获得溶液A；
S3取维生素C0.4-0.5重量份、柠檬酸钾钠0.1-0.12重量份、巯基丙酸1.5-1.8重量份加入到90-100重量份水中获得溶液B；
S4将步骤S2获得的溶液A和步骤S3获得的溶液B同时滴加到步骤S1获得的溶液C中，形成溶液D；
S5溶液D温度升高到45±2℃，加入过硫酸铵0.5-0.8重量份，保温1-1.5h，加入硅酸钠溶液100重量份，搅拌均匀，即可获得功能调节剂。
进一步的，步骤S1中所述的异戊烯聚乙二醇为分子量为4000的异戊烯聚乙二醇。
进一步的，步骤S4中所述的滴加为在3h内匀速将溶液A和溶液B全部滴加到溶液C中。
进一步的，步骤S5中所述的硅酸钠的模数为1.2。
进一步的，上述充填凝胶材料包括如下原料(按重量份计)：脱硫石膏5-10份、粉煤灰5-10份、冶炼渣80-90份。
进一步的，上述冶炼渣为镍渣、锰渣、矿渣一种或几种。
本申请还保护使用上述高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法所制备的高细尾矿砂充填浆体材料。
有益效果：
(1)利用功能调节剂，解决高细尾砂作为充填浆体骨料在使用中的强度低、粘度大难泵送的问题。
(2)充填浆体骨料能够全部使用高细度、高泥质含量的尾矿砂，利用功能调节剂的分散作用，避免高细尾砂的团聚造成强度低。
(3)充填胶凝材料完全采用工业固废材料，利用功能调节剂的激发作用，充分激发矿渣等固废材料的活性。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步说明，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部，本发明不受下述实施例的限制。
实施例
1、制备充填凝胶材料
将工业固废材料镍渣、锰渣、矿渣、粉煤灰、脱硫石膏等粉磨至比表面积450+10m2/Kg,作为充填胶凝材料，其中脱硫石膏5-10％，粉煤灰5-10％，冶炼渣镍渣、锰渣、矿渣一种或几种任意搭配比例80-90％。
2、制备功能调节剂
S1取异戊烯聚乙二醇300kg溶解于350kg的水中，添加丙烯酸5kg、双氧水3kg、过硫酸铵0.5kg，搅拌均匀获得溶液C；
S2取40kg丙烯酸加入60kg水中，搅拌均匀获得溶液A；
S3取维生素C 0.5kg、柠檬酸钾钠0.1kg、巯基丙酸1.8kg加入到100kg水中获得溶液B；
S4将步骤S2获得的溶液A和步骤S3获得的溶液B同时滴加到步骤S1获得的溶液C中，3h匀速滴加完成，形成溶液D；
S5溶液D在化学反应的影响下升温，温度升高到45±2℃，加入过硫酸铵0.8kg，保温1-1.5h，加入模数为1.2的硅酸钠溶液100kg，搅拌均匀，即可获得功能调节剂。
3、制备高细尾矿砂充填浆体材料
1)选取充填凝胶材料、充填体骨料、功能调节剂，所述充填体骨料为高细尾矿砂。
2)将步骤1)获得的充填凝胶材料和充填体骨料按照质量比为1:8-12的比例混合制备混合物A。
3)将步骤1)中获得的功能调节剂添加比例按照步骤2)中制备的混合物A的质量的5-6％添加到混合物A中，搅拌混合均匀即可获得高细尾矿砂充填浆体材料；
4、添加功能调节剂前后对比
实验组将按照上述步骤制备高细尾矿砂充填浆体材料，对照组为仅将与实验组相同的凝胶材料和高细尾砂混合不添加功能调节剂制备的充填浆体材料，按GB/T50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》和GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》分别检测实验组和对照组的抗压强度和倒排空时间。
表1功能调节剂效果对比情况
Figure BDA0002644332050000031
Figure BDA0002644332050000041

Claims (7)

1.一种高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选取充填凝胶材料、充填体骨料、功能调节剂；
2)将步骤1)获得的充填凝胶材料和充填体骨料按照质量比为1:8-12的比例混合制备混合物A；
3)将步骤1)中获得的功能调节剂添加比例按照步骤2)中制备的混合物A的质量的5-6％添加到混合物A中，搅拌混合均匀即可获得高细尾矿砂充填浆体材料；
所述充填体骨料为高细尾矿砂；
所述功能调节剂的制备方法包括如下步骤：
S1取异戊烯聚乙二醇280-300重量份溶解于330-350重量份的水中，添加丙烯酸4-5重量份、双氧水2-3重量份、过硫酸铵0.4-0.5重量份，搅拌均匀获得溶液C；
S2取35-40重量份丙烯酸加入55-60重量份水中，搅拌均匀获得溶液A；
S3取维生素C0.4-0.5重量份、柠檬酸钾钠0.1-0.12重量份、巯基丙酸1.5-1.8重量份加入到90-100重量份水中获得溶液B；
S4将步骤S2获得的溶液A和步骤S3获得的溶液B同时滴加到步骤S1获得的溶液C中，形成溶液D；
S5溶液D温度升高到45±2℃，加入过硫酸铵0.5-0.8重量份，保温1-1.5h，加入硅酸钠溶液100重量份，搅拌均匀，即可获得功能调节剂。
2.如权利要求1所述的高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的异戊烯聚乙二醇为分子量为4000的异戊烯聚乙二醇。
3.如权利要求1所述的高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的滴加为在3h内匀速将溶液A和溶液B全部滴加到溶液C中。
4.如权利要求1所述的高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述的硅酸钠的模数为1.2。
5.如权利要求1所述的高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，其特征在于，充填凝胶材料包括如下原料，按重量份计：脱硫石膏5-10份、粉煤灰5-10份、冶炼渣80-90份。
6.如权利要求5所述的高细尾矿砂充填浆体材料的制备方法，其特征在于，所述冶炼渣为镍渣、锰渣、矿渣一种或几种。
7.如权利要求1-5任一项所述的制备方法制备的高细尾矿砂充填浆体材料。
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