CN115536298A - 一种煤矿浆体充填悬浮剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿浆体充填悬浮剂及其制备方法，包括如下重量份数的各组分：膨润土600‑800份、α型半水石膏100‑200份、沸石粉50‑100份、木质素磺酸盐3‑5份、聚乙烯醇2‑3份。本发明悬浮剂不改变煤矿浆体充填材料原有组份，便于20%~75%矸石含量的浆体大规模处置矿山矸石固废。本发明的悬浮剂可作为外加剂使用，其掺量不超过浆体中固体质量的3%，掺量小，较为经济。本发明可以有效改善浆液自身的粘度和稠度，提高浆液的悬浮能力，在浆体充填过程中保证浆液运输与采空区扩散期间的流动性要求。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿充填材料技术领域，具体为一种煤矿浆体充填悬浮剂及其制备方法。
背景技术
充填技术是以处置矸石等矿山固废为目的的煤矿充填技术，按照充填材料输送时形态不同可以分为固体充填、膏体充填、浆体充填，其中浆体充填技术由于工艺简单、充填位置灵活、成本较低、矸石处置规模较大，日益受到行业重视。煤矿浆体充填主要由充填站系统、井下充填系统两大部分组成，矸石等固废运至充填站后经破碎制浆系统加工成浆，通过管路泵送或自流至井下指定位置进行充填。浆体充填按照充填位置不同又可分为地表覆岩离层注浆（高位注浆）、采空区低位灌浆及邻位注浆三种充填方式。由于矸石自身亲水性差，不易溶于水，且破碎后多为5mm以下的颗粒状，管道输送时易沉淀发生堵管现象，受重力影响在采空区易堆积、扩散范围小，不利于大规模浆体充填。有必要研发提高矸石浆液悬浮能力的材料，保证充填过程浆体的管道运输及采空区扩散。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种煤矿浆体充填悬浮剂及其制备方法。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种煤矿浆体充填悬浮剂，包括如下重量份数的各组分：
膨润土600-800份、α型半水石膏100-200份、沸石粉50-100份、木质素磺酸盐3-5份、聚乙烯醇2-3份。
进一步地，所述膨润土包括钠基膨润土和钙基膨润土，所述钠基膨润土300-400份，所述钙基膨润土300-400份。
进一步地，所述钠基膨润土和所述钙基膨润土混合后磨至1200目以上，对混合后的膨润土通过焙烧活化法进行改性，在不同的温度下进行一定时间的煅烧，增大空气率，使结构更加疏松，增加膨润土的吸附性。
进一步地，所述α型半水石膏孔隙多、疏松、吸水性能好，起到一定的悬浮作用，延缓大颗粒的悬浮速度。
进一步地，所述沸石粉易溶于水，通过沸石粉，改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度和后期强度。
一种煤矿浆体充填悬浮剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，将钠基膨润土、钙基膨润土按重量份数混合后磨至1200目以上；
S2，通过沸石粉改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度；
S3，将钠基、钙基膨润土、α型半水石膏、沸石粉按重量份数混合均匀，磨细至1200目以上。
本发明的有益效果是：
本发明悬浮剂不改变煤矿浆体充填材料原有组份，便于20%~75%矸石含量的浆体大规模处置矿山矸石固废。本发明的悬浮剂可作为外加剂使用，其掺量不超过浆体中固体质量的3%，掺量小，较为经济。本发明可以有效改善浆液自身的粘度和稠度，提高浆液的悬浮能力，在浆体充填过程中保证浆液运输与采空区扩散期间的流动性要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
实施例部分没有以下两种材料
木质素磺酸盐3-5份、聚乙烯醇2-3份
一种煤矿浆体充填悬浮剂，包括以下重量份数的各个组分：钠基膨润土300份、钙基膨润土400份、α型半水石膏200份和沸石粉100份。
制备方法：将钠基膨润土、钙基膨润土按重量份数混合后磨至1200目以上，对混合后的膨润土通过焙烧活化法进行改性，在不同的温度下进行一定时间的煅烧，便于实现与水分子或其它材料的结合。通过沸石粉改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度。将钠基、钙基膨润土、α型半水石膏、沸石粉按重量份数混合均匀，磨细至1200目以上。
实施例2
一种煤矿浆体充填悬浮剂，包括以下重量份数的各个组分：钠基膨润土400份，钙基膨润土300份，α型半水石膏200份，沸石粉100份。
制备方法：将钠基膨润土、钙基膨润土按重量份数混合后磨至1200目以上，对混合后的膨润土通过焙烧活化法进行改性，在不同的温度下进行一定时间的煅烧，便于实现与水分子或其它材料的结合。通过沸石粉改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度。将钠基、钙基膨润土、α型半水石膏、沸石粉按重量份数混合均匀，磨细至1200目以上。
实施例3
一种煤矿浆体充填悬浮剂，包括以下重量份数的各个组分：钠基膨润土400份，钙基膨润土400份，α型半水石膏100份，沸石粉100份。
制备方法：将钠基膨润土、钙基膨润土按重量份数混合后磨至1200目以上，对混合后的膨润土通过焙烧活化法进行改性，在不同的温度下进行一定时间的煅烧，便于实现与水分子或其它材料的结合。通过沸石粉改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度。将钠基、钙基膨润土、α型半水石膏、沸石粉按重量份数混合均匀，磨细至1200目以上。
实施例4
一种煤矿浆体充填悬浮剂，包括以下重量份数的各个组分：钠基膨润土400份，钙基膨润土400份，α型半水石膏150份，沸石粉50份。
制备方法：将钠基膨润土、钙基膨润土按重量份数混合后磨至1200目以上，对混合后的膨润土通过焙烧活化法进行改性，在不同的温度下进行一定时间的煅烧，便于实现与水分子或其它材料的结合。通过沸石粉改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度。将钠基、钙基膨润土、α型半水石膏、沸石粉按重量份数混合均匀，磨细至1200目以上。
实施例5 应用例1
将矸石破碎至粒径5mm以下，取矸石1000g，加入1000g水中，并取实施例1所得的悬浮剂30g，混合后搅拌均匀制成矸石浆体。静置10min后，取混合浆体下部的样品采用粘度仪测量其粘度。
实施例6 应用例2
将矸石破碎至粒径5mm以下，取矸石1000g，加入1000g水中，并取实施例2所得的悬浮剂20g，混合后搅拌均匀制成矸石浆体。静置10min后，取混合浆体下部的样品采用粘度仪测量其粘度。
实施例7 应用例3
将矸石破碎至粒径5mm以下，取矸石1000g，加入1000g水中，并取实施例3所得的悬浮剂10g，混合后搅拌均匀制成矸石浆体。静置10min后，取混合浆体下部的样品采用粘度仪测量其粘度。
实施例8 应用例4
将矸石破碎至粒径5mm以下，取矸石1000g，加入1000g水中，并取实施例4所得的悬浮剂10g，混合后搅拌均匀制成矸石浆体。静置10min后，取混合浆体下部的样品采用粘度仪测量其粘度。
实施例9 对比例
将矸石破碎至粒径5mm以下，取矸石1000g，加入1000g水中，混合后搅拌均匀制成矸石浆体。静置10min后，取混合浆体下部的样品采用粘度仪测量其粘度。
表1
| 试样 | 粘度/mPa·s |
| 应用例1 | 1152.29 |
| 应用例2 | 1291.74 |
| 应用例3 | 1401.83 |
| 应用例4 | 1368.21 |
| 对比例 | 1678.77 |
数据分析：从上表可以看出，本发明所述的悬浮剂能够使矸石颗粒制成的浆体下层粘度有效降低，避免矸石颗粒在底部集中沉淀堆积，直观的表现是使浆液内出现了悬浮的絮状物，浆体试样下部的粘度最高可降低30%以上。所以该煤矿浆体充填悬浮剂可以有效减小煤矿浆体材料流动的阻力，起到使矸石颗粒悬浮的效果，利于管道输送和采空区扩散。
本发明悬浮剂不改变煤矿浆体充填材料原有组份，便于20%~75%矸石含量的浆体大规模处置矿山矸石固废。本发明的悬浮剂可作为外加剂使用，其掺量不超过浆体中固体质量的3%，掺量小，较为经济。本发明可以有效改善浆液自身的粘度和稠度，提高浆液的悬浮能力，在浆体充填过程中保证浆液运输与采空区扩散期间的流动性要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种煤矿浆体充填悬浮剂，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
膨润土600-800份、α型半水石膏100-200份、沸石粉50-100份、木质素磺酸盐3-5份、聚乙烯醇2-3份。
2.根据权利要求1所述的煤矿浆体充填悬浮剂，其特征在于，所述膨润土包括钠基膨润土和钙基膨润土，所述钠基膨润土300-400份，所述钙基膨润土300-400份。
3.根据权利要求1所述的煤矿浆体充填悬浮剂，其特征在于，所述钠基膨润土和所述钙基膨润土混合后磨至1200目以上，对混合后的膨润土通过焙烧活化法进行改性，在不同的温度下进行一定时间的煅烧，增大空气率，使结构更加疏松，增加膨润土的吸附性。
4.根据权利要求1所述的煤矿浆体充填悬浮剂，其特征在于，所述α型半水石膏孔隙多、疏松、吸水性能好，起到一定的悬浮作用，延缓大颗粒的悬浮速度。
5.根据权利要求1所述的煤矿浆体充填悬浮剂，其特征在于，所述沸石粉易溶于水，通过沸石粉，改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度和后期强度。
6.一种煤矿浆体充填悬浮剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将钠基膨润土、钙基膨润土按重量份数混合后磨至1200目以上；
S2，通过沸石粉改善其疏水基，提高其亲水基的性能，增加浆液的稠度；
S3，将钠基、钙基膨润土、α型半水石膏、沸石粉按重量份数混合均匀，磨细至1200目以上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221230 |
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