CN114183192A - 有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法及生物质基胶凝材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法及生物质基胶凝材料。所述充填方法包括：制备固体原料和液体原料；固体原料组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；液体原料为生物质提取液；将2～5％液体原料与95～98％固体原料加入有色金属矿山尾矿浆中，搅拌；将混合物料输送至有色金属矿山地下采空区充填。该充填法所要解决的技术问题是如何通过生物质基胶凝材料有效胶凝有色金属矿山尾矿浆，使得由其充填的地下采空区的充填体早期强度和长期强度均高、且凝结速度快；所述方法既绿色环保，又成本经济，还安全性能优异，从而更加适于实用。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属矿山尾矿处理技术领域，尤其涉及一种有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法及生物质基胶凝材料。
背景技术
有色金属矿山在开采过程中会产生大量的尾矿渣。所述尾矿渣是一种固废，其主要成分为二氧化硅、硅酸盐和硅铝酸盐，其结构为晶体结构，活性很低，无再生利用的价值。对于尾矿渣，矿山企业通常的处理办法是建立尾矿库，将尾矿渣封存于尾矿库中。随着国家对环境保护要求越来越严格，现已不再允许矿山企业设立尾矿库。目前，矿山企业对于尾矿渣的处理方式，主要是通过425水泥将尾矿渣充填至矿山地下采空区，使其形成具有一定强度的充填体，一方面解决了矿山尾矿渣堆放的问题，另一方面还降低了矿区坍塌的安全风险。
采用425水泥充填尾矿渣具有以下方面的缺点：其一是水泥成本高，导致尾矿渣充填的成本较高；其二是水泥生产过程中会产生大量的碳排放，对环境造成大量的污染，不符合我国现行的双碳政策。
现有技术中，采用新型的环保型胶凝材料代替传统的水泥进行采空区充填已经成为该技术领域的主要研究方向，其核心思路是利用工业固废，如，粒化高炉矿渣、钢渣、赤泥、煤矸石、粉煤灰等具有一定活性的微粉，通过碱激发反应激发其活性，使其参与水化反应从而胶凝，将尾矿渣固化于矿山采空区。该技术中采用了工业固废充填矿山采空区固化尾矿渣，与传统水泥充填相比，该胶凝材料的成本降低了，环保性也较好，但是该技术还是存在以下几方面的缺陷：其一是该技术得到的充填体的强度低于传统水泥充填的强度，对于矿山采空区的充填具有一定的安全风险；其二是该技术中胶凝材料的凝结时间相对延长，不利于矿山连续生产作业；其三是矿山一般地处偏僻的山区，附近很难能找到合适的工业固废，且该类固废运输的成本也较高，限制了此类胶凝材料的大规模应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法及生物质基胶凝材料。所要解决的技术问题是如何通过生物质基胶凝材料有效胶凝有色金属矿山尾矿浆，使得由其充填的有色金属矿山地下采空区的充填体早期强度和长期强度均高、且凝结速度快；所述方法既绿色环保，又成本经济，还安全性能优异，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的有色金属矿山地下采空区的充填方法，其包括以下步骤：1)制备固体原料和液体原料；以质量百分含量计，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；所述生物质提取液的制备方法如下：植物秸秆热解气化，收集冷凝液体；向其中加入甲基苯磺酸钠反应；2)将所述液体原料与所述固体原料加入有色金属矿山尾矿浆中，在有色金属矿山尾矿充填站混合搅拌；所述固体原料与所述液体原料的质量百分含量比为95～98％：2～5％；所述固体原料与所述液体原料的总量为100％；所述有色金属矿山尾矿浆为从有色金属矿山直接获取的尾矿浆；所述有色金属矿山尾矿浆中包括尾砂固体分；所述固体原料与所述尾砂固体分的质量比为1:4～8；3)将步骤2)得到的混合物料输送至有色金属矿山地下采空区充填。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的充填方法，其中所述生物质微粉的制备方法如下：植物秸秆燃烧得到生物质灰；球磨所述生物质灰；所述生物质微粉的比表面积为350～600m2/kg。
优选的，前述的充填方法，其中所述植物秸秆选自水稻杆、玉米杆、高粱杆和甘蔗杆中的一种或几种。
优选的，前述的充填方法，其中所述粒化高炉矿渣粉是球磨钢铁行业的固废粒化高炉矿渣而获得；其比表面积为350～600m2/kg。
优选的，前述的充填方法，其中所述脱硫灰粉是球磨循环流化床法烟气脱硫产生的固废脱硫灰而获得；其比表面积为350～600m2/kg。
优选的，前述的充填方法，其中所述碱激发剂选自碳酸钠、氢氧化钠、硫酸铝和硅酸钠中的一种或几种。
优选的，前述的充填方法，其中所述石膏粉是球磨火力发电厂的固废脱硫石膏或者磷化工厂的固废磷石膏而获得。
优选的，前述的充填方法，所述固体原料的制备方法为：先将生物质灰、粒化高炉矿渣、脱硫灰、石膏和碱激发剂按比例混合，再球磨；或者，先分别球磨生物质灰、粒化高炉矿渣、脱硫灰和石膏，再将球磨后的原料与碱激发剂按比例混合。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种有色金属矿山尾矿浆的处理方法，所述有色金属矿山尾矿浆为从有色金属矿山直接获取的尾矿浆，其包括以下步骤：1)制备固体原料和液体原料；以质量百分含量计，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；所述生物质提取液的制备方法如下：植物秸秆热解气化，收集冷凝液体；向其中加入甲基苯磺酸钠反应；2)将所述液体原料与所述固体原料加入所述有色金属矿山尾矿浆中，在有色金属矿山尾矿充填站混合搅拌；所述固体原料与所述液体原料的质量百分含量比为95～98％：2～5％；所述固体原料与所述液体原料的总量为100％；所述有色金属矿山尾矿浆中包括尾砂固体分；所述固体原料与所述尾砂固体分的质量比为1:4～8；3)将步骤2)得到的混合物料输送至有色金属矿山地下采空区充填。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种生物质基胶凝材料，其包括95～98％的固体原料和2～5％的液体原料；其中，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；所述生物质提取液的制备方法如下：植物秸秆热解气化，收集冷凝液体；向其中加入甲基苯磺酸钠反应；上述原料的含量均为质量百分含量；所述生物质基胶凝材料的总量为100％。
借由上述技术方案，本发明提出的有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法及生物质基胶凝材料至少具有下列优点：
1、本发明提出的有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法均使用生物质基胶凝材料进行；所述生物质基胶凝材料中不包括水泥，仅使用工业固废、以及由农业固废加工的生物质微粉和生物质提取液，两种生物质材料分别以不同的作用机理发挥作用，生物质微粉可通过激发剂激发其活性，参与水化反应形成具有一定强度的材料；生物质提取液则可以避免发生水化反应时固体颗粒之间发生团聚而导致水化反应的不完全，同时还可以通过引气作用增加浆体的流动性，最终增加充填体的抗压强度；所述工业固废也能同时被激发剂激发其活性，参与水化反应形成具有一定强度的材料。
2、本发明提出的生物质基胶凝材料，其中添加了石膏粉和脱硫灰粉；所述石膏粉在胶凝材料水化反应的初期主要提供Ca2+和SO4 2-，以促进体系钙矾石的形成，并促使充填体早期强度快速形成；同时所述脱硫灰粉还有助于CSH凝胶体系的形成，保证充填体后期持续的强度性能。
3、本发明提出的生物质基胶凝材料所采用的原材料大部分为工业固废或者农业固废及废液，原材料成本低，获取方便，且加工生产工艺简单，成本相对于市售硅酸盐水泥类胶凝材料的低，具有较好的经济效益。
4、本发明提出的生物质基胶凝材料应用于有色金属矿山尾砂充填中，由于矿山大多处于偏远的山区，周围农林产业发达。本发明将农业产生的生物质微粉应用于矿山地下采空区的充填，不仅解决了农业废料的污染问题，还解决的矿山尾矿渣堆积的问题，降低了矿山采空区的安全隐患，并降低了矿山尾矿充填的成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的有色金属矿山地下采空区的充填方法、有色金属矿山尾矿浆的处理方法及生物质基胶凝材料，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
本发明提出一种生物质基胶凝材料，其包括95～98％的固体原料和2～5％的液体原料。所述生物质基胶凝材料中不包括水泥材料，而是在固体原料以及液体原料中均包括了生物质材料。两种生物质材料分别以不同的作用方式，并与其他配料一起为所述生物质基胶凝材料提供了胶凝性能。其中，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；上述原料的含量均为质量百分含量；所述生物质基胶凝材料的总量为100％。
所述的生物质微粉的制备方法如下：首先，收集生物质材料；所述生物质材料可以是农作物废料，例如，植物秸秆；然后，将收集到的生物质材料除杂、破碎，通过锅炉在500～800℃的条件下使其充分燃烧，得到生物质灰；最后，将所述生物质灰通过球磨机进行球磨3～5h，即得所述的生物质微粉。
所述的生物质提取液的制备方法如下：按照前述的方法收集生物质材料；然后，将收集到的生物质材料除杂、破碎，于真空条件下在500～800℃的温度下热解气化，通过冷凝的方式收集液体，将所收集的液体冷却后过滤，取其滤液；最后，向所述滤液中加入甲基苯磺酸钠；所述滤液与所述甲基苯磺酸钠的质量比为1：0.05～0.2；在80～100℃的条件下进行磺化反应2～4h，冷却，即得所述的生物质提取液，也称为改性生物质提取液。
上述生物质提取液制备过程中，过滤得到的滤渣可以作为生物质材料用于加工生物质微粉。制备所述生物质提取液所用的真空设备，可以通过制备所述生物质微粉的锅炉进行加热，一方面可以避免所述锅炉的热量散失，另一方面也可以使得所述真空设备无需另外配置热源。通过上述生物质微粉与生物质提取液的联产工艺，可以使其形成物质循环和热量循环，从而使得物料和热量均能充分利用，该工艺还绿色环保。
本发明所述的生物质基胶凝材料中，无需使用水泥材料，仅使用上述的生物质微粉和改性生物质提取液，并配合使用由工业固废加工的粒化高炉矿渣粉、脱硫灰、石膏粉和碱激发剂，即可获得性能优异的胶凝材料。所述生物质基胶凝材料用于有色金属矿山尾矿浆的处理能够取得很好的效果，将生物质基胶凝材料与有色金属矿山尾矿浆混合搅拌后，将混合物料充填至有色金属矿山地下采空区，其凝结速度快，方便从连续作业，同时得到的充填体早期强度和长期强度均远高于42.5号普通硅酸盐水泥拌合尾矿浆充填采空区的效果，从而使得该充填方法能够很好地降低矿山安全风险。
所述生物质微粉的主要成分为硅铝酸盐，经过适当处理并通过激发剂激发其活性，可以参与水化反应形成具有一定强度的材料。
所述的生物质提取液的主要成分为大分子纤维素，其分子结构上具有大量的羟基和羧基基团，通过上述的磺化反应，可以使其分子结构上具有一定的磺酸基，磺酸基团的引入能够使大分子纤维素在水溶液中带有电荷，使其可以吸附在充填材料的表面上，从而避免发生水化反应时固体颗粒之间发生团聚而导致水化反应的不完全；进一步的，羟基和羧基基团具引气作用，可以在水化反应体系中适量引入平均直径小于40μm的微小气泡，起到润滑作用，从而增加了浆体的流动性，使得浆体内部更加密实，减少了充填体内大于1mm的空洞形成，从而增加了充填体的抗压强度。
本发明的配方中还添加了石膏粉，其在胶凝材料水化反应的初期主要提供Ca2+和SO4 2-，以促进体系钙矾石的形成，并促使充填体早期强度快速形成。脱硫灰粉主要成分为氧化钙、碳酸钙和硫酸钙等混合物，脱硫灰的作用除了为胶凝材料水化提供碱性pH环境以外，还能形成CSH胶体，从而提升充填体的后期的抗压强度。
本发明采用的原材料大部分为工业固废或者农业固废及废液，原材料成本低，获取方便，且加工生产工艺简单，成本相对于市售硅酸盐水泥类胶凝材料的低，具有较好的经济效益。
优选的，所述生物质微粉是先预处理所述农业固废植物秸秆，然后使其燃烧得到生物质灰；最后再对所得到的生物质灰进行球磨而获得；所述生物质微粉的比表面积为350～600m2/kg。
优选的，所述改性生物质提取液也是先预处理所述农业固废植物秸秆，然后使其热解气化，通过冷凝的方式使其冷凝为液体；过滤所述液体，取其滤液；再向所述滤液中加入甲基苯磺酸钠，使其发生磺化反应。
所述的植物秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分，其是一种农作物废料，目前也存在一定的环境污染问题。尤其是农作物杆径和农作物废液，通常采用的是焚烧的方式进行处理，产生大量的生物质灰，若不处理则会对环境造成了较大的污染，尚无较好的办法进行处理。本发明将生物质材料分别加工为生物质微粉和生物质提取液，使二者相互配合共同作用，获得了优异的胶凝性能，从而完全替代了传统的水泥材料，既降低了采购水泥的成本，又避免了生产水泥所带来的环境污染，同时还消化了农业固废，获得了强度高、凝结速度快的胶凝材料。
矿山大多处于偏远的山区，周围农林产业发达。本发明将农业产生的生物质灰应用于矿山地下采空区的充填，不仅解决了农业废料的污染问题，还解决的矿山尾矿渣堆积的问题，并降低了矿山尾矿充填的成本。
优选的，所述植物秸秆选自水稻杆、玉米杆、高粱杆和甘蔗杆中的一种或几种。
进一步的，本发明技术方案中除了消化大量农业固废之外，其所使用的其他原料也均来自工业固废。
优选的，所述粒化高炉矿渣粉是球磨钢铁行业的固废粒化高炉矿渣而获得；其比表面积为350～600m2/kg。所述粒化高炉矿渣粉的制备方法如下：将粒化高炉矿渣经120℃的烘房烘干至含水量质量百分含量低于10％，然后将其放进球磨机中球磨3～5h，即得表面积为350～600m2/kg的粒化高炉矿渣粉。
优选的，所述脱硫灰粉是球磨工业循环流化床法烟气脱硫产生的固废脱硫灰而获得；其比表面积为350～600m2/kg。所述脱硫灰粉的制备方法如下：循环硫化床法进行烟气脱硫后的固废物，经过球磨机进行球磨3～5h，即得表面积为350～600m2/kg的脱硫灰。
优选的，所述石膏粉是球磨火力发电厂的固废脱硫石膏或者磷化工厂的固废磷石膏而获得。脱硫石膏为火力发电厂湿法脱硫的副产物固废，磷石膏为磷化工厂的副产物固废。所述石膏粉的制备方法如下：将脱硫石膏或磷石膏经120℃烘房烘干至含水量质量百分含量低于10％，然后将其放进球磨机中球磨3～5h，即得表面积为350～600m2/kg的石膏粉。
进一步的，本发明采用活性碱激发剂，激发了各种原料，如粒化高炉矿渣粉、生物质微粉等硅铝酸盐的活性，使其均能参与水化胶凝反应，从而形成具有一定强度的充填体，得到优异的胶凝性能。
优选的，所述碱激发剂选自碳酸钠、氢氧化钠、硫酸铝和硅酸钠中的一种或几种。
由本发明的具体实施例1和实施例2的性能检测结果可见，与市售的425水泥作为胶凝材料相比，在灰砂比同样为1:4时，本发明技术方案的胶凝材料，其3d早期强度比425水泥的抗压强度高出65％以上，7d早期强度比425水泥的抗压强度高出55％以上，28d的抗压强度比425水泥的抗压强度高出47％以上。进一步的，即使将本发明的胶凝材料的灰砂比缩小为1:8，其各时间段的抗压强度依然大于425水泥灰砂比为1:4时候的抗压强度，说明本发明的胶凝材料效果好。本发明的配方中虽然未采用任何水泥材料，在极大地降低材料成本的同时，其胶凝性能还非常优异，远远高于采用425水泥充填尾矿砂时的强度。
生物质基胶凝材料的制备括分别制备固体原料和液体原料的步骤；然后，所述固体原料和液体原料先分别存放，在施工时才会与尾矿砂进行混合；以质量百分含量计，每100％的生物质基胶凝材料中包括95～98％的固体原料和2～5％的液体原料；所述固体原料的制备方法为：先将生物质灰、粒化高炉矿渣、脱硫灰、石膏和碱激发剂按比例混合，再球磨；或者，先分别将生物质灰、粒化高炉矿渣、脱硫灰和石膏各自球磨，再将球磨后的原料与碱激发剂按比例混合；所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液，其制备方法为：将植物秸秆热解气化后冷凝，向冷凝后的液体中加入甲基苯磺酸钠磺化。
将生物质基胶凝材料用于拌合有色金属矿山尾砂充填至地下采空区，其包括以下步骤：分别制备所述固体原料和液体原料；将所述固体原料和液体原料输送至矿山的充填站。从矿场直接获取的尾矿浆，其质量百分浓度(也称为尾砂固体分)一般为70％左右；将所述尾矿浆也输送至矿山的充填站。在所述充填站，按照设计的配比将所述固体原料和所述液体原料加入所述尾矿浆中，混合均匀；混合时，所述固体原料和所述尾矿浆中固体分尾砂的质量比称为灰砂比，一般控制所述灰砂比为1:4～8；所述液体原料的加入量则根据所述生物质基胶凝材料中固体原料与液体原料的比例确定。将上述固体原料、液体原料与尾矿浆搅拌混合后的物料充填至有色金属矿山地下采空区的充填区，凝结固化。按照该操作方法，即可将有色金属矿山尾砂稳定地充填于有色金属矿山地下采空区。既解决了矿山尾砂的堆放问题，又降低了矿山采空区的安全隐患。
本发明采用工业固废和农林业固废及废液，通过水化胶凝反应，以代替硅酸盐水泥，将有色金属矿山固废产物尾矿砂固化在矿山地下采空区，减少尾矿砂对环境的危害，并降低矿山尾砂充填的成本，响应国家号召，减少矿山产业链及充填材料材料产业链中的碳排放。
下面通过更为具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。其中生物质微粉、粒化高炉矿渣粉、脱硫灰粉、石膏粉以及生物质提取液均为自行制备；碱激发剂为市售产品。
将生物质材料在700℃充分燃烧，收集燃烧后的生物质灰，将生物质灰再经球磨机球磨4h，得到表面积为350～600m2/kg的生物质微粉。
将炼铁行业的固废粒化高炉矿渣放进120℃的烘房中烘干，至含水量质量百分含量为5％左右，然后放进球磨机中球磨4h，即得表面积为350～600m2/kg的粒化高炉矿渣粉。
将循环硫化床法进行烟气脱硫后的固废物脱硫灰放进球磨机中球磨4h，即得表面积为350～600m2/kg的脱硫灰粉。
将石膏放进120℃的烘房中烘干，至含水量质量百分含量为5％左右，然后放进球磨机中球磨4h，即得表面积为350～600m2/kg的石膏粉。
将生物质材料在真空条件下，700℃热解气化，收集液体并冷却过滤。向滤液加入滤液质量10％的甲基苯磺酸钠，在90℃进行磺化反应3h，冷却后即得改性生物质提取液。
实施例1
本实施例中生物质基胶凝材料的各组分配比如下：以质量百分含量计，其包括：水稻杆微粉10％，粒化高炉矿渣粉60％，脱硫灰粉20％，碳酸钠3％，脱硫石膏粉5％，水稻杆提取液2％。按照上述原料配比将水稻杆微粉、粒化高炉矿渣粉、脱硫灰粉、碳酸钠和脱硫石膏粉混合均匀，得到固体原料；水稻杆提取液作为液体原料。
将本实施例的生物质基胶凝材料，以固体原料：尾矿浆中固体尾砂质量比1:6的灰砂比应用于广西某有色金属矿山地下采空区的充填，取得良好的效果。
实施例2
本实施例中生物质基胶凝材料的各组分配比如下：以质量百分含量计，其包括：甘蔗杆微粉15％，玉米杆微粉15％，粒化高炉矿渣粉40％，脱硫灰粉10％，氢氧化钠2％，硫酸铝3％，磷石膏粉10％，甘蔗杆提取液3％，玉米杆提取液2％。按照上述原料配比将甘蔗杆微粉、玉米杆微粉、粒化高炉矿渣粉、脱硫灰粉、氢氧化钠、硫酸铝和磷石膏粉混合均匀，得到固体原料；蔗杆提取液和玉米杆提取液混合得到液体原料。
将本实施例的生物质基胶凝材料，以固体原料：尾矿浆中固体尾砂质量比1:8的灰砂比应用于陕西某有色金属矿山地下采空区的充填，取得良好的效果。
性能测试：
将上述实施例中的固体原料加入陕西某有色金属矿山获取的有色金属矿山尾矿浆中搅拌；所述尾矿浆从矿场直接获取，其质量浓度为70％；再向其中加入上述实施例中的液体原料，搅拌均匀。根据实施例中的固体原料与尾矿浆中的尾砂固体分的质量比计算灰砂比，控制混合料的灰砂比为1:4和1:8，得到实施例1的1:4混合料和1:8混合料，以及实施例2的1:4混合料和1:8混合料。将上述4个混合料均制成70mm×70mm×70mm的试块，在温度为20±2℃、相对湿度为95％的环境中养护条件下养护28天，并分别测定试块3天、7天、28天的抗压强度。以市售425水泥作为胶凝材料的对比样，以灰砂比1:4将425水泥与尾矿浆混合，搅拌均匀，制成同样的试块进行同样的测试。其测试结果见下表1所示：
表1
从表1中的测试数据可见，本发明实施例1、实施例2检测试块各时间段的抗压强度均远高于传统425水泥作胶凝材料时的抗压强度；特别的，其早期强度的优越性更为明显。当灰砂比均为1:4时，实施例1和实施例2中生物质基胶凝材料的3d早期强度比425水泥的抗压强度高出65％以上，7d早期强度比425水泥的抗压强度高出55％以上，28d的抗压强度比425水泥的抗压强度高出47％以上。由上述数据可见，本发明技术方案提供的生物质基胶凝材料，其胶凝性能甚至优于传统的水泥，非常适合矿山生产的连续作业要求；且，本发明提供的生物质基胶凝材料充填用量少，即使将灰砂比降低为1:8时，其各时间段的抗压强度依然高于传统425水泥灰砂比1:4时的抗压强度；本身材料成本低，加之用量少，具有很好的经济效益，且节能减排，绿色环保。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种有色金属矿山地下采空区的充填方法，其特征在于，其包括以下步骤：
1)制备固体原料和液体原料；以质量百分含量计，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；所述生物质提取液的制备方法如下：植物秸秆热解气化，收集冷凝液体；向其中加入甲基苯磺酸钠反应；
2)将所述液体原料与所述固体原料加入有色金属矿山尾矿浆中，在有色金属矿山尾矿充填站混合搅拌；所述固体原料与所述液体原料的质量百分含量比为95～98％：2～5％；所述固体原料与所述液体原料的总量为100％；所述有色金属矿山尾矿浆为从有色金属矿山直接获取的尾矿浆；所述有色金属矿山尾矿浆中包括尾砂固体分；所述固体原料与所述尾砂固体分的质量比为1:4～8；
3)将步骤2)得到的混合物料输送至有色金属矿山地下采空区充填。
2.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述生物质微粉的制备方法如下：植物秸秆燃烧得到生物质灰；球磨所述生物质灰；所述生物质微粉的比表面积为350～600m2/kg。
3.根据权利要求1或2所述的充填方法，其特征在于，所述植物秸秆选自水稻杆、玉米杆、高粱杆和甘蔗杆中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述粒化高炉矿渣粉是球磨钢铁行业的固废粒化高炉矿渣而获得；其比表面积为350～600m2/kg。
5.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述脱硫灰粉是球磨循环流化床法烟气脱硫产生的固废脱硫灰而获得；其比表面积为350～600m2/kg。
6.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述碱激发剂选自碳酸钠、氢氧化钠、硫酸铝和硅酸钠中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述石膏粉是球磨火力发电厂的固废脱硫石膏或者磷化工厂的固废磷石膏而获得。
8.根据权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述固体原料的制备方法为：先将生物质灰、粒化高炉矿渣、脱硫灰、石膏和碱激发剂按比例混合，再球磨；或者，先分别球磨生物质灰、粒化高炉矿渣、脱硫灰和石膏，再将球磨后的原料与碱激发剂按比例混合。
9.一种有色金属矿山尾矿浆的处理方法，所述有色金属矿山尾矿浆为从有色金属矿山直接获取的尾矿浆，其特征在于，其包括以下步骤：
1)制备固体原料和液体原料；以质量百分含量计，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；所述生物质提取液的制备方法如下：植物秸秆热解气化，收集冷凝液体；向其中加入甲基苯磺酸钠反应；
2)将所述液体原料与所述固体原料加入所述有色金属矿山尾矿浆中，在有色金属矿山尾矿充填站混合搅拌；所述固体原料与所述液体原料的质量百分含量比为95～98％：2～5％；所述固体原料与所述液体原料的总量为100％；所述有色金属矿山尾矿浆中包括尾砂固体分；所述固体原料与所述尾砂固体分的质量比为1:4～8；
3)将步骤2)得到的混合物料输送至有色金属矿山地下采空区充填。
10.一种生物质基胶凝材料，其特征在于，其包括95～98％的固体原料和2～5％的液体原料；其中，所述固体原料的组成如下：生物质微粉10～30％，粒化高炉矿渣粉40～60％，脱硫灰粉10～20％，碱激发剂3～5％和石膏粉5～10％；所述液体原料为生物质提取液；所述生物质提取液的制备方法如下：植物秸秆热解气化，收集冷凝液体；向其中加入甲基苯磺酸钠反应；上述原料的含量均为质量百分含量；所述生物质基胶凝材料的总量为100％。
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