CN113213844A - 一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂 - Google Patents

一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述质量百分比的原料混合均匀后,经烘干至含水率低于1%制得:铜冶炼渣微粉30%~70%,S95矿粉10%~30%,脱硫石膏5%~20%,硅酸盐水泥熟料微粉5%~25%,元明粉1%~3%。本发明所得固化剂工作性能稳定,早期强度高,流动性好,固化后无体积收缩,可实现充填体的完全接顶。

Description

一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂
技术领域
本发明涉及金属矿山技术领域,尤其涉及一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂。
背景技术
目前,有色金属固废排放与资源化消纳是矿山亟待解决的重大问题,已成为制约我国矿产资源可持续开发利用与矿业健康发展的瓶颈,要彻底解除有色固废对资源、环境的制约,必须大力发展以废物资源化循环利用为特征的绿色可持续资源利用模式。
当前世界超过80%的铜是通过火法冶炼生产的,我国的铜超过97%是通过火法冶炼工艺生产的,火法冶炼中会产生大量的铜冶炼渣,据统计,我国的铜冶炼渣已经超过了2500万t,大部分堆存于地表,不仅占用了大量的土地资源,同时,对环境也造成不同程度的污染,渣场的环境治理也是冶炼厂面对的主要环保工作之一。
充填采矿技术是一种科学的绿色采矿技术,也是未来采矿领域的发展方向之一,目前在我国金属矿充填开采中,选用的固化剂一般为水泥、胶固粉。上述两种固化剂针对超细尾砂的固化效果均不理想,出现早期强度偏低、成本偏高等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种作性能稳定、早期强度高、流动性好的含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂。
为解决上述问题,本发明所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料混合均匀后,经烘干至含水率低于1%制得:铜冶炼渣微粉30%~70%,S95矿粉10%~30%,脱硫石膏5%~20%,硅酸盐水泥熟料微粉5%~25%,元明粉1%~3%。
该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉60%,S95矿粉20%,脱硫石膏10%,硅酸盐水泥熟料微粉9%,元明粉1%。
该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉66%,S95矿粉15%,脱硫石膏10%,硅酸盐水泥熟料微粉8%,元明粉1%。
该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉50%,S95矿粉15%,脱硫石膏20%,硅酸盐水泥熟料微粉13%,元明粉2%。
该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉55%,S95矿粉20%,脱硫石膏18%,硅酸盐水泥熟料微粉5%,元明粉2%。
该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉60%,S95矿粉18%,脱硫石膏15%,硅酸盐水泥熟料微粉5%,元明粉2%。
所述铜冶炼渣微粉是指铜精矿在冶炼过程中产生的固体废物,该固体废物经过球磨机球磨处理、干燥后形成的比表面积为450 m2/kg~560 m2/kg的微粉材料。
所述 S95矿粉的比表面积为420 m2/kg ~560 m2/kg。
所述硅酸盐水泥熟料微粉是指硅酸盐水泥熟料经球磨机处理、干燥后形成的比表面积不低于380 m2/kg的微粉材料。
所述脱硫石膏是指发电厂的排烟脱硫石膏,其二水硫酸钙含量不低于93%。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的配方中主要原材料为铜冶炼渣,不仅拓展了用于生产胶凝材料的原材料来源,而且充分利用了有色金属冶炼废渣,实现了对二次资源的资源化利用。
2、本发明中大量采用了铜冶炼渣、矿粉、脱硫石膏等工业固废,这些原料的价格相对较低,且再利用这些工业固废原料时,还能享受一定的政府税收优惠和补助,因此,大幅度降低了固化剂的成本。
3、本发明固化剂制备过程不需要像传统水泥那样必须经过“两磨一烧”,只需要对各原料混合均匀后烘干至含水率低于1%即可制得,大大节约了资源和能源,同时减少了对环境的污染,具有良好的经济和社会效应。
4、本发明所得固化剂经测试,工作性能稳定,早期强度高,流动性好,固化后无体积收缩,可实现充填体的完全接顶。
具体实施方式
一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述质量百分比的原料混合均匀后,经烘干至含水率低于1%制得:铜冶炼渣微粉30%~70%,S95矿粉10%~30%,脱硫石膏5%~20%,硅酸盐水泥熟料微粉5%~25%,元明粉1%~3%。
其中:铜冶炼渣微粉是指铜精矿在冶炼过程中产生的固体废物,该固体废物经过球磨机球磨处理、干燥后形成的比表面积为450 m2/kg~560 m2/kg的微粉材料。
S95矿粉满足GB/T 18046-2000的相关规定,且比表面积为420 m2/kg ~560 m2/kg。
硅酸盐水泥熟料微粉是指硅酸盐水泥熟料经球磨机处理、干燥后形成的比表面积不低于380 m2/kg的微粉材料。
脱硫石膏是指发电厂的排烟脱硫石膏,为工业固废;其二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)含量不低于93%。
该固化剂使用时,按照矿山井下充填对充填体的强度需求,选择和确定合适的固化剂和尾砂配比,通常需要开展梯度试验确定满足要求的最低固化剂与尾砂的质量比。
具体使用方法如下:
⑴将固化剂与金属矿选矿尾砂按确定的质量比混合后加水,搅拌均匀得到质量浓度为72%~80%的料浆。
⑵将料浆通过充填管道输送至金属矿山采空区或井下采空区进行充填即可。
实施例1 一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述原料混合均匀后,经烘干至含水率为0.5%制得:铜冶炼渣微粉60 kg,S95矿粉20 kg,脱硫石膏10 kg,硅酸盐水泥熟料微粉9 kg,元明粉1 kg。
其中:S95矿粉来自于汉中钢铁厂,经测定,其比表面积为450 m2/kg。
硅酸盐水泥熟料经粉磨处理后形成粉体材料,经测定,其比表面积为410m2/kg。
脱硫石膏取自附近电厂,经测定,其中二水硫酸钙CaSO4·2H2O含量为93.6%。
铜冶炼渣源于甘肃某铜冶炼厂,其化学成分见下表1。
表1 铜冶炼渣成分
Figure 675823DEST_PATH_IMAGE001
将所得的固化剂应用于甘肃某地下金属矿:
将1 kg固化剂与8 kg选矿尾砂混合,并加入一定量的水,搅拌均匀得到质量浓度为74%的料浆;料浆通过充填系统输送至井下采空区进行充填。
对配制的充填料浆进行取样,测定充填料浆的流动度和强度指标,并与同条件下的425普通硅酸盐水泥进行对比,结果如表2:
表2 对比测试结果
Figure 592964DEST_PATH_IMAGE002
流动度值越大表明料浆的流动性越好,对充填材料越有利,强度值越高对维护充填体稳定性越有利。
从对比结果可以看出,本发明所述的固化剂的各项性能指标均优于水泥。
对采用本发明的固化剂充填后的采空区进行监测及钻孔岩芯取样,充填后3个月内充填体稳定无破坏,钻孔岩芯取样表明充填体固化效果较好,钻孔岩芯强度满足预期强度要求。
本发明所述的固化剂在相同水灰比和质量浓度的条件下,充填材料成本同比水泥节约了50%,同时,利用和消耗了周边铜冶炼渣、脱硫石膏等固废,取得了良好的经济、环保效益。
实施例2 一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述原料混合均匀后,经烘干至含水率为0.5%制得:铜冶炼渣微粉66 kg,S95矿粉15 kg,脱硫石膏10 kg,硅酸盐水泥熟料微粉8 kg,元明粉1 kg。
其中:S95矿粉来自于宣化钢铁厂,经测定,其比表面积为465 m2/kg。
硅酸盐水泥熟料经粉磨处理后形成粉体材料,经测定,其比表面积为405m2/kg。
脱硫石膏取自附近电厂,经测定,其中二水硫酸钙CaSO4·2H2O含量为94%。
铜冶炼渣源于河北某铜冶炼厂,其化学成分见下表3。
表3 铜冶炼渣成分
Figure 435018DEST_PATH_IMAGE003
将所得的固化剂应用于河北某地下金属矿:
将1 kg固化剂与6 kg选矿尾砂混合,并加入一定量的水,搅拌均匀得到质量浓度为76%的料浆;料浆通过充填系统输送至井下采空区进行充填。
对配制的充填料浆进行取样,测定充填料浆的流动度和强度指标,并与同条件下的425普通硅酸盐水泥进行对比,结果如表4:
表4 对比测试结果
Figure 830227DEST_PATH_IMAGE004
流动度值越大表明料浆的流动性越好,对充填材料越有利,强度值越高对维护充填体稳定性越有利。
从对比结果可以看出,本发明所述的固化剂的各项性能指标均优于水泥。
对采用本发明的固化剂充填后的采空区进行监测及钻孔岩芯取样,充填后3个月内充填体稳定无破坏,钻孔岩芯取样表明充填体固化效果较好,钻孔岩芯强度满足预期强度要求。
本发明所述的固化剂在相同水灰比和质量浓度的条件下,充填材料成本同比水泥节约了60%,同时,利用和消耗了周边铜冶炼渣、脱硫石膏等固废,取得了良好的经济、环保效益。
实施例3 一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述原料制得:铜冶炼渣微粉50 kg,S95矿粉15 kg,脱硫石膏20 kg,硅酸盐水泥熟料微粉13 kg,元明粉2 kg。
实施例4 一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述原料制得:铜冶炼渣微粉55 kg,S95矿粉20 kg,脱硫石膏18 kg,硅酸盐水泥熟料微粉5 kg,元明粉2 kg。
实施例5 一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,该固化剂由下述原料制得:铜冶炼渣微粉60 kg,S95矿粉18 kg,脱硫石膏15 kg,硅酸盐水泥熟料微粉5 kg,元明粉2 kg。

Claims (10)

1.一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料混合均匀后,经烘干至含水率低于1%制得:铜冶炼渣微粉30%~70%,S95矿粉10%~30%,脱硫石膏5%~20%,硅酸盐水泥熟料微粉5%~25%,元明粉1%~3%。
2.如权利要求1所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉60%,S95矿粉20%,脱硫石膏10%,硅酸盐水泥熟料微粉9%,元明粉1%。
3.如权利要求1所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉66%,S95矿粉15%,脱硫石膏10%,硅酸盐水泥熟料微粉8%,元明粉1%。
4.如权利要求1所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉50%,S95矿粉15%,脱硫石膏20%,硅酸盐水泥熟料微粉13%,元明粉2%。
5.如权利要求1所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉55%,S95矿粉20%,脱硫石膏18%,硅酸盐水泥熟料微粉5%,元明粉2%。
6.如权利要求1所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:该固化剂由下述质量百分比的原料制得:铜冶炼渣微粉60%,S95矿粉18%,脱硫石膏15%,硅酸盐水泥熟料微粉5%,元明粉2%。
7.如权利要求1~6任一项所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:所述铜冶炼渣微粉是指铜精矿在冶炼过程中产生的固体废物,该固体废物经过球磨机球磨处理、干燥后形成的比表面积为450 m2/kg~560 m2/kg的微粉材料。
8.如权利要求1~6任一项所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:所述S95矿粉的比表面积为420 m2/kg ~560 m2/kg。
9.如权利要求1~6任一项所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:所述硅酸盐水泥熟料微粉是指硅酸盐水泥熟料经球磨机处理、干燥后形成的比表面积不低于380 m2/kg的微粉材料。
10.如权利要求1~6任一项所述的一种含铜冶炼渣的充填尾砂固化剂,其特征在于:所述脱硫石膏是指发电厂的排烟脱硫石膏,其二水硫酸钙含量不低于93%。
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