CN115215588A - 一种充填材料及其制备方法 - Google Patents

一种充填材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115215588A
CN115215588A CN202210644468.9A CN202210644468A CN115215588A CN 115215588 A CN115215588 A CN 115215588A CN 202210644468 A CN202210644468 A CN 202210644468A CN 115215588 A CN115215588 A CN 115215588A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filling material
lead
smelting slag
parts
zinc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210644468.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115215588B (zh
Inventor
田志刚
陈忠平
黄沛生
欧阳仕元
杜向红
邓波
江皇义
周科华
梁德义
钟杰
崔国伟
郑国雄
卢海珠
陈锡麟
冯波宇
余匡迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guyan Technology Development Co ltd
Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co ltd
Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Original Assignee
Guyan Technology Development Co ltd
Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co ltd
Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guyan Technology Development Co ltd, Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co ltd, Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd filed Critical Guyan Technology Development Co ltd
Priority to CN202210644468.9A priority Critical patent/CN115215588B/zh
Publication of CN115215588A publication Critical patent/CN115215588A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115215588B publication Critical patent/CN115215588B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/12—Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/14—Cements containing slag
    • C04B7/147—Metallurgical slag
    • C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种充填材料及其制备方法。一种充填材料，包括以下质量份的固体组分：50‑70份冶炼渣复合微粉、10‑28份第一激发剂、8‑22份第二激发剂、2‑12份减水剂和350‑450份铅锌矿尾砂；冶炼渣复合微粉由铅锌冶炼渣和水泥熟料组成；第一激发剂由膨润土、硅酸铝和氯化钠组成；第二激发剂由硫酸钠、硫酸铝和尿素组成。本发明的充填材料的3d抗压强度≥2.5MPa，7d抗压强度≥4.5MPa，28d抗压强度≥5.7MPa，基本不出现泌水分层现象，可达到水泥充填效果；本发明的充填材料的流动性好，扩散度≥280mm。

Description

一种充填材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理领域，具体涉及一种充填材料及其制备方法。
背景技术
目前矿山采用的胶结料主要为普通硅酸盐水泥，成本占整个充填采矿工艺的70％以上，成本高是阻碍充填采矿技术发展的一大难题。随着现阶段环保力度的加大与对水泥等重污染企业的管制，水泥的成本逐渐提升，使充填的成本进一步提升。寻找合适的胶凝材料替代水泥作为胶结剂生产强度高、能自流、不离析的充填材料是矿山胶结充填的一个重要的研究和发展方向。
铅锌冶炼渣既是一种固体废物，也是一种有价资源。根据对铅锌冶炼渣工艺矿物学研究分析可知：铅锌冶炼渣中主要含有铁氧化物、铅锌氧化物以及硅酸盐；铁主要是由强磁性的金属Fe、磁性铁以及弱磁性的赤褐铁矿组成，其中弱磁性褐铁矿含铁约占全铁的60％以上，因此铅锌冶炼渣具有金属提取利用价值。此外，铅锌冶炼渣经过高温冶炼和快速冷却过程，其化学组成与晶体结构含有大量玻璃体，具有潜在的胶凝活性。
铅锌冶炼渣本身虽然具备较好的活性，经过一定的激发改性后可用作矿山充填料浆原材。但存在料浆泌水分层，影响充填的接顶率，影响采空区回填的质量，同时，由于铅锌冶炼渣高含铁量使其密度较高，一般在3.6-4.0，常规充填材料密度一般在2.7-3.0。铅锌冶炼渣在充填料浆中根据密度作用会迅速下沉，如流动性不好，导致下部浆液富集冶炼渣，整体料浆活性释放不均匀的问题。
发明内容
为了克服现有的矿山采空区充填材料存在泌水分层以及流动性不好的问题，本发明的目的之一在于提供一种充填材料，本发明的目的之二在于提供这种充填材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明第一方面提供了一种充填材料，包括以下质量份的固体组分：50-70份冶炼渣复合微粉、10-28份第一激发剂、8-22份第二激发剂、2-12份减水剂和350-450份铅锌矿尾砂；
冶炼渣复合微粉由铅锌冶炼渣和水泥熟料组成；
第一激发剂由膨润土、硅酸铝和氯化钠组成；
第二激发剂由硫酸钠、硫酸铝和尿素组成。
优选的，这种充填材料，包括以下质量份的组分：52-68份冶炼渣复合微粉、11-27份第一激发剂、9-21份第二激发剂、3-10份减水剂和380-420份铅锌矿尾砂；进一步优选的，包括以下质量份的组分：55-65份冶炼渣复合微粉、12-26份第一激发剂、10-20份第二激发剂、3-10份减水剂和390-410份铅锌矿尾砂。
优选的，这种充填材料，冶炼渣复合微粉中铅锌冶炼渣和水泥熟料的质量比为(3-5)：1；进一步优选的，铅锌冶炼渣和水泥熟料的质量比为(3.5-4.5)：1，再进一步优选的，铅锌冶炼渣和水泥熟料的质量比为4：1。
优选的，这种充填材料，冶炼渣复合微粉的粒径≤80μm；进一步优选的，冶炼渣复合微粉的粒径≤78μm；再进一步优选的，冶炼渣复合微粉的粒径≤76μm；更进一步优选的，冶炼渣复合微粉的粒径≤75μm。
优选的，这种充填材料，第一激发剂中膨润土、硅酸铝和氯化钠的质量比为1：(0.3-0.4)：(0.1-0.2)；进一步优选的，膨润土、硅酸铝和氯化钠的质量比为1：(0.3-0.35)：(0.15-0.2)；再进一步优选的，膨润土、硅酸铝和氯化钠的质量比为3：1：0.5。
优选的，这种充填材料，第二激发剂中硫酸钠、硫酸铝和尿素的质量比为1：(0.4-0.6)：(0.4-0.6)；进一步优选的，硫酸钠、硫酸铝和尿素的质量比为1：(0.45-0.55)：(0.45-0.55)；再进一步优选的，硫酸钠、硫酸铝和尿素的质量比为2：1：1；本发明采用特定组分范围的第一激发剂和第二激发剂协同激发处理铅锌冶炼渣和铅锌冶尾砂，提高了充填材料的强度、稳定性和流动性。
优选的，这种充填材料，铅锌冶炼渣包括以下质量百分比的成分：15-26％SiO2、35-50％Fe2O3、5-12％Al2O3、12-21％CaO、0.5-4.5％MgO、0.4-7％PbO2、0.5-7％ZnO、0.1-2.5％SO3；进一步优选的，铅锌冶炼渣包括以下质量百分比的成分：16-25％SiO2、38-48％Fe2O3、6-11％Al2O3、13-20％CaO、0.7-4.0％MgO、0.5-6.5％PbO2、1.0-6.5％ZnO、0.2-2.0％SO3；再进一步优选的，铅锌冶炼渣包括以下质量百分比的成分：17-24％SiO2、39-47％Fe2O3、7-10％Al2O3、14-19％CaO、0.9-3.0％MgO、0.5-6.0％PbO2、1.0-6.0％ZnO、0.25-1.3％SO3；更进一步优选的，铅锌冶炼渣包括以下质量百分比的成分：18-23％SiO2、40-46％Fe2O3、7-9％Al2O3、15-18％CaO、1.0-2.6％MgO、0.5-5.5％PbO2、1.0-5.5％ZnO、0.25-1.3％SO3。
优选的，这种充填材料，铅锌冶炼渣的硅酸盐玻璃体含量为86-90wt％；进一步优选的，铅锌冶炼渣的硅酸盐玻璃体含量为87-89wt％；再进一步优选的，铅锌冶炼渣的硅酸盐玻璃体含量为87.5-88.5wt％；更进一步优选的，铅锌冶炼渣的硅酸盐玻璃体含量为88.1wt％。
优选的，这种充填材料，铅锌冶炼渣的锌尖晶石含量为2-3wt％；进一步优选的，铅锌冶炼渣的锌尖晶石含量为2.5-2.8wt％；再进一步优选的，铅锌冶炼渣的锌尖晶石含量为2.5-2.7wt％；更进一步优选的，铅锌冶炼渣的锌尖晶石含量为2.61wt％。
优选的，这种充填材料，铅锌冶炼渣的褐铁矿含量为0.4-0.6wt％；进一步优选的，铅锌冶炼渣的褐铁矿含量为0.45-0.5wt％；再进一步优选的，铅锌冶炼渣的褐铁矿含量为0.48wt％。
优选的，这种充填材料，水泥熟料粒径＜2.67μm的质量百分比为8-12wt％；进一步优选的，水泥熟料粒径＜2.67μm的质量百分比为9-11wt％；再进一步优选的，水泥熟料粒径＜2.67μm的质量百分比为10wt％。
优选的，这种充填材料，水泥熟料粒径＜5.29μm的质量百分比为25-35wt％；进一步优选的，水泥熟料粒径＜5.29μm的质量百分比为28-32wt％；再进一步优选的，水泥熟料粒径＜5.29μm的质量百分比为30wt％。
优选的，这种充填材料，水泥熟料粒径＜7.57μm的质量百分比为40-60wt％；进一步优选的，水泥熟料粒径＜7.57μm的质量百分比为45-55wt％；再进一步优选的，水泥熟料粒径＜7.57μm的质量百分比为50wt％。
优选的，这种充填材料，水泥熟料粒径＜11.18μm的质量百分比为50-70wt％；进一步优选的，水泥熟料粒径＜11.18μm的质量百分比为55-65wt％；再进一步优选的，水泥熟料粒径＜11.18μm的质量百分比为60wt％。
优选的，这种充填材料，水泥熟料粒径＜31.09μm的质量百分比≥85wt％；进一步优选的，水泥熟料粒径＜31.09μm的质量百分比≥88wt％；再进一步优选的，水泥熟料粒径＜31.09μm的质量百分比为90wt％。
优选的，这种充填材料，水泥熟料包括以下质量份的组分：62-66份CaO，20-25份SiO2，3-7份Al2O3，3-6份Fe2O3。
优选的，这种充填材料，膨润土包括以下质量百分比的成分：65-75％SiO2、12-18％Al2O3、2-6％Na2O、3-4.5％Fe2O3、1.5-3％CaO、1.5-2.5％MgO、0.5-1.5％K2O、0.4-0.8％TiO2；进一步优选的，膨润土包括以下质量百分比的成分：66-74％SiO2、13-17％Al2O3、3-5％Na2O、3-4％Fe2O3、1.5-3％CaO、1.5-2.5％MgO、1-1.5％K2O、0.5-0.8％TiO2；再进一步优选的，膨润土包括以下质量百分比的成分：68-72％SiO2、14-16％Al2O3、3.5-4.5％Na2O、3-4％Fe2O3、1.5-3％CaO、1.5-2.5％MgO、1-1.5％K2O、0.5-0.8％TiO2；在本发明的一些优选实施例中，膨润土包括以下质量百分比的成分：68.51-71.37％SiO2、14.58-15.85％Al2O3、3.61-4.18％Na2O、3.29-3.91％Fe2O3、1.93-2.68％CaO、1.92-2.16％MgO、1.00-1.24％K2O、0.50-0.67％TiO2，其它氧化物占比≤2％。
优选的，这种充填材料，膨润土的粒径为1-100μm。
优选的，这种充填材料，膨润土的D50粒径为12-14μm；进一步优选的，膨润土的D50粒径为12.5-13.5μm；再进一步优选的，膨润土的D50粒径为13.17μm。
优选的，这种充填材料，膨润土的D90粒径为30-35μm；进一步优选的，膨润土的D90粒径为31-34μm；再进一步优选的，膨润土的D90粒径为32-33μm；更进一步优选的，膨润土的D90粒径为32.8μm。
优选的，这种充填材料，硅酸铝为工业级硅酸铝粉，粒径为25-45μm，硅酸铝含量≥99wt％。
优选的，这种充填材料，氯化钠为市AR级氯化钠，满足GB/T 1266-2006标准，粒径为380μm。
优选的，这种充填材料，硫酸钠为国标工业级芒硝，其中Na2SO4含量≥99％，粒径分布为：粒径小于2.75μm的颗粒占10wt％；粒径小于5.54μm的颗粒占30wt％；粒径小于8.61μm的颗粒占50wt％；粒径小于13.46μm的颗粒占60wt％；粒径小于35.94μm的颗粒占90wt％。
优选的，这种充填材料，硫酸铝为工业级硫酸铝，满足GB/T 31060-2014标准。
优选的，这种充填材料，尿素为普通工业尿素。
优选的，这种充填材料，减水剂为聚羧酸减水剂；本发明采用聚羧酸减水剂(PCE)和膨润土协同配合，改善了充填材料的稳定性能和工作性能，使冶炼渣分散均匀，充分释放活性，提高充填质量，使充填材料的3d强度指标达到2MPa以上，充填料浆流动值在280mm以上。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂包括以下质量百分比的成分：28-33％SiO2、17-20％CaO，6-9％Al2O3、5-7％MgO、4-7％SO3、4-7％Fe2O3、0.8-1.2％PbO、0.3-0.7％TiO2、0.1-0.2％BaO、0.05-0.1％P2O5；进一步优选的，铅锌矿尾砂包括以下质量百分比的成分：30-31％SiO2、18-19％CaO，7-8％Al2O3、5.5-6.5％MgO、5-6％SO3、5-6％Fe2O3、0.9-1.1％PbO、0.3-0.7％TiO2、0.05-0.1％P2O5、0.1-0.2％BaO；在本发明的一些优选实施例中，铅锌矿尾砂包括以下质量百分比的成分：30.315％SiO2、18.482％CaO、7.564％Al2O3、6.018％MgO、5.350％SO3、5.303％Fe2O3、1.003％PbO、0.507％TiO2、0.07％P2O5、0.183％BaO。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂的比重为2.8-3.8；进一步优选的，铅锌矿尾砂的比重为2.9-3.6；再进一步优选的，铅锌矿尾砂的比重为3.0-3.5。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂的松散干容重为1.5t/m3-1.8t/m3。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂的密实干容重为2t/m3-2.3t/m3。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂的最大孔隙率为45-50％。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂的最小孔隙率为35-40％。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂的自然安息角为35°-40°。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂粒径分布为：粒径＜5μm占4wt％-5wt％，5μm≤粒径＜10μm占3wt％-4wt％，10μm≤粒径＜20μm占9.5wt％-10.5wt％，20μm≤粒径＜50μm占23.5wt％-24.5wt％，50μm≤粒径＜80μm占16wt％-17wt％，80μm≤粒径＜100μm占8wt％-9wt％，100μm≤粒径＜200μm占22wt％-23wt％，200μm≤粒径＜400μm占9.5wt％-10.5wt％，400μm≤粒径＜502μm占0.2wt％-0.5wt％。
优选的，这种充填材料，铅锌矿尾砂与冶炼渣复合微粉、第一激发剂、第二激发剂和减水剂质量总和的比为(3-5)：1；进一步优选的，铅锌矿尾砂与冶炼渣复合微粉、第一激发剂、第二激发剂和减水剂质量总和的比为(3.5-4.5)：1，再进一步优选的，铅锌矿尾砂与冶炼渣复合微粉、第一激发剂、第二激发剂和减水剂质量总和的比为4：1。
优选的，这种充填材料的组分还包括水；进一步优选的，水与固体组分的质量比为1:(2.5-3.5)；再进一步优选的，水与固体组分的质量比为1:3。
本发明第二方面提供了一种上述充填材料的制备方法，包括以下步骤：
将冶炼渣复合微粉、第一激发剂、第二激发剂和减水剂混合；再与铅锌矿尾砂和水混合，得到充填材料。
优选的，这种充填材料的制备方法，包括以下步骤：
将冶炼渣复合微粉、第一激发剂、第二激发剂和减水剂混合，搅拌；再与铅锌矿尾砂和水混合，得到充填材料。
本发明的有益效果是：
本发明的充填材料采用两组特殊的激发剂，第一方面提高了材料的抗压强度，得到的充填材料的3d抗压强度≥2.5MPa，7d抗压强度≥4.5MPa，28d抗压强度≥5.7MPa，满足矿山采空区充填要求；第二方面，本发明的充填材料基本不出现泌水分层现象，可达到水泥充填效果；第三方面，本发明的充填材料的流动性好，扩散度≥280mm。
本发明的充填材料，将铅锌冶炼渣和铅锌矿尾砂用于充填材料，既能有效降低充填成本，又能充分利用固废资源，为钢铁企业固废处置和资源化利用开辟了一条新的途径，具有重大的社会、经济效益。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
以下实施例中采用的铅锌矿尾砂，包括如下质量百分比的成分：30.315％SiO2、18.482％CaO、7.564％Al2O3、6.018％MgO、5.350％SO3、5.303％Fe2O3、1.003％PbO、0.507％TiO2、0.07％P2O5、0.183％BaO。
实施例1
本例充填材料的固体组分质量份如表1所示。
表1本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 44
水泥熟料 11
膨润土 14.7
硅酸铝 4.9
氯化钠 2.4
硫酸钠 10
硫酸铝 5
尿素 5
减水剂PCE 3
铅锌矿尾砂 400
实施例1充填材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将铅锌矿冶炼渣和铅锌矿尾砂在工业烘箱在105℃下烘干1h去除水分。
2)将烘干后的铅锌矿冶炼渣称量后加入球磨机中，然后按铅锌矿冶炼渣：水泥熟料＝8：2的比例加入水泥熟料，加入适量的标准小磨球，然后启动球磨机研磨2h(正转1h，反转1h)，将球磨后的粉体过200目筛，得到冶炼渣复合微粉。
3)将冶炼渣复合微粉、膨润土、硅酸铝、氯化钠、硫酸钠、硫酸铝、尿素及减水剂PCE加入到行星式搅拌机，开启搅拌机，正向搅拌10min，反向搅拌10分钟，即制得适合铅锌矿充填的胶凝材料。
4)将制得的胶凝材料与铅锌矿尾砂按灰砂比为1/4，加入水，配制浓度为75wt％的料浆即可得到本例的充填材料。
实施例2
本例充填材料的固体组分质量份如表2所示。
表2本例的充填材料组分
Figure BDA0003685379790000061
Figure BDA0003685379790000071
参照实施例1的制备方法，按照表2的配方组成制备本例的充填材料。
实施例3
本例充填材料的固体组分质量份如表3所示。
表3本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 45.6
水泥熟料 11.4
膨润土 13.3
硅酸铝 4.4
氯化钠 2.2
硫酸钠 7.5
硫酸铝 3.8
尿素 3.8
减水剂PCE 8
铅锌矿尾砂 400
参照实施例1的制备方法，按照表3的配方组成制备本例的充填材料。
实施例4
本例充填材料的固体组分质量份如表4所示。
表4本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 47.2
水泥熟料 11.8
膨润土 16.7
硅酸铝 5.6
氯化钠 2.8
硫酸钠 5
硫酸铝 2.5
尿素 2.5
减水剂PCE 6
铅锌矿尾砂 400.4
参照实施例1的制备方法，按照表4的配方组成制备本例的充填材料。
实施例5
本例充填材料的固体组分质量份如表5所示。
表5本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 48
水泥熟料 12
膨润土 8
硅酸铝 2.7
氯化钠 1.3
硫酸钠 10
硫酸铝 5
尿素 5
减水剂PCE 8
铅锌矿尾砂 400
参照实施例1的制备方法，按照表5的配方组成制备本例的充填材料。
实施例6
本例充填材料的固体组分质量份如表6所示。
表6本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 48
水泥熟料 12
膨润土 12.7
硅酸铝 4.2
氯化钠 2.1
硫酸钠 8
硫酸铝 4
尿素 4
减水剂PCE 5
铅锌矿尾砂 400
参照实施例1的制备方法，按照表6的配方组成制备本例的充填材料。
实施例7
本例充填材料的固体组分质量份如表7所示。
表7本例的充填材料组分
Figure BDA0003685379790000081
Figure BDA0003685379790000091
参照实施例1的制备方法，按照表7的配方组成制备本例的充填材料。
实施例8
本例充填材料的固体组分质量份如表8所示。
表8本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 50.4
水泥熟料 12.6
膨润土 15.3
硅酸铝 5.1
氯化钠 2.6
硫酸钠 5.5
硫酸铝 2.8
尿素 2.8
减水剂PCE 3
铅锌矿尾砂 400.4
参照实施例1的制备方法，按照表8的配方组成制备本例的充填材料。
实施例9
本例充填材料的固体组分质量份如表9所示。
表9本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 52
水泥熟料 13
膨润土 11.3
硅酸铝 3.8
氯化钠 1.9
硫酸钠 7.5
硫酸铝 3.8
尿素 3.8
减水剂PCE 3
铅锌矿尾砂 400.4
参照实施例1的制备方法，按照表9的配方组成制备本例的充填材料。
对比例1
本例充填材料的固体组分质量份如表10所示。
表10本例的充填材料组分
Figure BDA0003685379790000092
Figure BDA0003685379790000101
参照实施例1的制备方法，按照表10的配方组成制备本例的充填材料。
对比例2
本例充填材料的固体组分质量份如表11所示。
表11本例的充填材料组分
原料 质量份
铅锌矿冶炼渣 47.2
水泥熟料 11.8
膨润土 18
硅酸铝 3
氯化钠 4
硫酸钠 3
硫酸铝 3
尿素 4
减水剂PCE 6
铅锌矿尾砂 400
参照实施例1的制备方法，按照表11的配方组成制备本例的充填材料。
对比例3
采用普通P·O325硅酸盐水泥，灰砂比为1/5，加水配制浓度为78wt％的料浆。
对比例4
本例的充填材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将铅锌矿冶炼渣和铅锌矿尾砂在工业烘箱在105℃下烘干1h去除水分。
2)将烘干后的铅锌矿冶炼渣称量后加入球磨机中，然后按铅锌矿冶炼渣：水泥熟料＝8：2的比例加入水泥熟料，加入适量的标准小磨球，然后启动球磨机研磨2h(正转1h，反转1h)，将球磨后的粉体过200目筛，得到冶炼渣复合微粉。
3)将冶炼渣复合微粉、粉煤灰及脱硫石膏加入到行星式搅拌机，开启搅拌机，正向搅拌10min，反向搅拌10分钟，即制得适合铅锌矿充填的胶凝材料。
4)将制得的胶凝材料与铅锌矿尾砂以常规方法按灰砂比为1/4，加入水，配制浓度为75wt％的料浆即可得到本例的充填材料。
步骤2)中，冶炼渣复合粉、粉煤灰、脱硫石膏的质量比为60:35:5，灰砂比为1/4，加水配制浓度为78wt％的料浆。
将实施例和对比例的料浆进行强度试验、泌水分层试验和流动性测试。
强度试验方法：将制得的料浆成型，成型方法参照建筑砂浆基本性能试验方法标准(JGJ-T70-2009)，成型试块尺寸为70.7×70.7×70.7mm、试模内壁事先涂刷薄层机油或脱模剂制模时应先加入模具1/3高度的试料，用捣棒均匀地由外向里，按螺旋方向插捣10次，然后将模具注满并高于其上表面6-8mm。然后将其放于标准养护箱中，待胶结料硬化固结后，拆模后将试样转入对应养护室；待养护3d、7d、28d后，测试试块的立方体抗压强度。测试时用EHC-60E全自动液压试验机测试试块的立方体抗压强度。
泌水分层试验：将指定料浆倒入一升容积的烧杯中，于20℃环境下静置2h观察其水固分层现象。
具体测试结果见下表12：
表12实施例和对比例的测试结果
Figure BDA0003685379790000111
Figure BDA0003685379790000121
通过以上测试结果可知，从3d强度结果来看，实施例的3d抗压强度均≥2.5Mpa，7d抗压强度均≥4.5Mpa，28d抗压强度均≥5.7Mpa，完全满足铅锌矿采空区3d强度大于2Mpa、7d强度大于3Mpa的充填要求；对于矿山采空区充填而言，只要泌水现象不是特别严重，对充填后硬化无任何影响，可以认为充填后的泌水分层现象可忽略，本发明实施例的料浆充填后与水泥充填相当，同时流动度好，实施例的流动性均大于280mm，有利于充填过程中浆液的流动。本发明采用铅锌冶炼渣基浆液稳定的矿山采空区充填材料具有社会及经济效益。
以上实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充填材料，其特征在于，包括以下质量份的固体组分：50-70份冶炼渣复合微粉、10-28份第一激发剂、8-22份第二激发剂、2-12份减水剂和350-450份铅锌矿尾砂；
所述冶炼渣复合微粉由铅锌冶炼渣和水泥熟料组成；
所述第一激发剂由膨润土、硅酸铝和氯化钠组成；
所述第二激发剂由硫酸钠、硫酸铝和尿素组成。
2.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述冶炼渣复合微粉中铅锌冶炼渣和水泥熟料的质量比为(3-5)：1。
3.根据权利要求2所述的充填材料，其特征在于，所述冶炼渣复合微粉的粒径≤80μm。
4.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述第一激发剂中膨润土、硅酸铝和氯化钠的质量比为1：(0.3-0.4)：(0.1-0.2)。
5.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述第二激发剂中硫酸钠、硫酸铝和尿素的质量比为1：(0.4-0.6)：(0.4-0.6)。
6.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述铅锌冶炼渣包括以下质量百分比的成分：15-26％SiO2、35-50％Fe2O3、5-12％Al2O3、12-21％CaO、0.5-4.5％MgO、0.4-7％PbO2、0.5-7％ZnO、0.1-2.5％SO3。
7.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
8.根据权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述铅锌矿尾砂包括以下质量百分比的成分：28-33％SiO2、17-20％CaO，6-9％Al2O3、5-7％MgO、4-7％SO3、4-7％Fe2O3、0.8-1.2％PbO、0.3-0.7％TiO2、0.1-0.2％BaO、0.05-0.1％P2O5。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的充填材料，其特征在于，所述充填材料的组分还包括水；所述水与固体组分的质量比为1:(2.5-3.5)。
10.一种权利要求9所述的充填材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将冶炼渣复合微粉、第一激发剂、第二激发剂和减水剂混合；再与铅锌矿尾砂和水混合，得到所述的充填材料。
CN202210644468.9A 2022-06-09 2022-06-09 一种充填材料及其制备方法 Active CN115215588B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210644468.9A CN115215588B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种充填材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210644468.9A CN115215588B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种充填材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115215588A true CN115215588A (zh) 2022-10-21
CN115215588B CN115215588B (zh) 2023-06-30

Family

ID=83607359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210644468.9A Active CN115215588B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种充填材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115215588B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593493A (en) * 1995-06-26 1997-01-14 Krofchak; David Method of making concrete from base metal smelter slag
CN106277915A (zh) * 2016-08-18 2017-01-04 天津水泥工业设计研究院有限公司 一种增强铅锌尾矿在水泥中活性的激发剂
CN107352825A (zh) * 2017-06-19 2017-11-17 固岩科技发展有限公司 一种铅锌矿尾砂激发剂及其应用
CN111646761A (zh) * 2020-05-14 2020-09-11 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 一种铅锌矿山充填材料及其制备方法
CN113912345A (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 中南大学 一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用
CN114180924A (zh) * 2021-12-31 2022-03-15 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 一种煤矿膏体充填用胶结料及其制备方法和煤矿充填膏体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593493A (en) * 1995-06-26 1997-01-14 Krofchak; David Method of making concrete from base metal smelter slag
CN106277915A (zh) * 2016-08-18 2017-01-04 天津水泥工业设计研究院有限公司 一种增强铅锌尾矿在水泥中活性的激发剂
CN107352825A (zh) * 2017-06-19 2017-11-17 固岩科技发展有限公司 一种铅锌矿尾砂激发剂及其应用
CN111646761A (zh) * 2020-05-14 2020-09-11 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 一种铅锌矿山充填材料及其制备方法
CN113912345A (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 中南大学 一种能抑制锌浸出污染的膨润土改性尾砂充填材料及应用
CN114180924A (zh) * 2021-12-31 2022-03-15 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 一种煤矿膏体充填用胶结料及其制备方法和煤矿充填膏体

Also Published As

Publication number Publication date
CN115215588B (zh) 2023-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110590198B (zh) 一种钨尾矿胶凝材料及其制备方法
CN108585573B (zh) 用于混凝土的复合活性掺合料制备方法
CN110642585B (zh) 加气混凝土砌块及其制备工艺
CN111187045B (zh) 一种利用钢渣砂和选矿废弃物制备的矿山井下充填砂浆
CN109704677B (zh) 建筑用镍渣砂和镍渣粉混用水泥基灌浆料及其制备方法
CN109336506B (zh) 一种具有较强固化能力的固化剂及其使用方法
CN106396453A (zh) 一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法
CN108706962B (zh) 一种煤矸石-粉煤灰-脱硫石膏体系的高强度陶瓷砖及其制备方法
CN111196688A (zh) 利用铁尾矿粉、矿渣微粉、脱硫灰制备复合胶凝材料的方法
CN107365093A (zh) 一种胶凝材料用活性铜渣的制备方法
CN112429986A (zh) 一种用于高硫尾矿的全固废地下充填胶凝材料及其制备方法
CN106747150A (zh) 高强度双掺矿粉
CN110128043B (zh) 一种亚微米活性混合材及其制备方法
CN115215588B (zh) 一种充填材料及其制备方法
CN111606613A (zh) 一种钨尾矿粉地聚物砂浆及其制备方法
CN113880476B (zh) 一种含c4af固溶体的磷酸镁水泥及制备方法
CN115650621A (zh) 一种用于建筑材料的复合活性掺合料及其制备方法、建筑材料
CN113636806B (zh) 一种利用冶金固废制备抗渗耐腐蚀混凝土及其方法
CN115073114A (zh) 一种镁渣大掺量免水泥胶凝材料及其制备方法和应用
CN111072299B (zh) 一种基于钢渣浮选尾泥的混凝土矿物外加剂及其制备方法
CN111747697A (zh) 一种碱激发铜镍渣胶凝材料及其制备方法和应用
CN115140973B (zh) 一种矿山采空区充填材料及其制备方法
CN115259704B (zh) 一种高强度胶凝材料及其制备方法和应用
CN110981448A (zh) 一种铬铁矿焙烧回转窑烧成带浇注料的制备方法
CN114890724A (zh) 一种铅锌冶炼渣基胶凝材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant