CN1252781A - 一种高料浆浓度、快凝和快硬的回填方法和材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于地下采矿的高料浆浓度、快凝和快硬回填的方法,其中采用具有快硬性能的新型粘结材料作为粘结剂,此时可采用采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料作为骨料。该粘结材料与骨科和水均匀混合在一起,形成具有65—85%料浆浓度的高料浆浓度回填料浆。通过重力或泵送将制得的回填料浆经过管道输送到地下采矿场。一旦将该回填料浆填充到矿场中,它会在数小时内快速固化,形成具有高早期强度的固体回填体。由于采用大量采矿尾矿作为骨料而无需分级,则降低了矿场中的表面污染。

Description

一种高料浆浓度、快凝和快硬的回填方法和材料
本发明涉及用高料浆浓度、快凝和快硬回填料进行地下矿场回填的方法和材料。更进一步地说，本发明涉及高结晶水含量、快凝和快硬的粘结材料，该材料与矿物尾矿、砂子、细砂、工业固体废料或它们的混合物及以及水混合，以形成具有65-85％料浆浓度的高料浆浓度回填浆料。更具体地说，而后通过重力或泵送而将该浆料经过管道输送到采矿场。该回填浆料在采矿场中快速固化，形成具有快硬的回填体。该回填体在大约12-72小时内达到其最终强度的70％以上。本发明的回填方法可以广泛用于向上、向下和其它的采矿运用中。
正如目前在世界上使用的那样，采用硅酸盐水泥作为矿场回填的粘结材料的一个重要问题是要使回填体强度要求与回填浆料的输送要求相一致。一方面，为了增加回填体强度，水灰比必须要低，而另一方面，为了增加回填浆料的流动性，必须采用更多的水。为了获得合适的水化作用，对于典型的硅酸盐水泥来说，典型的水灰比为0.3-0.6，它是水化作用所必需的较小的水灰比。但是为了满足浆料输送的需要，料浆浓度必须低于65-70％，以使其易于通过管道输送到采矿场。回填浆料中过量的水必须在采矿场中除去。为了容易脱水，通常采用粗骨料，如砂子、来自尾矿的粗大部分的碎砂。除了该问题以外，水泥回填体需要7-28天达到所需的强度。结果，为了继续开采在回填体旁边的矿石，需要较长的等待时间。这使钻挖、鼓风、矿物输送和回填周期加长了。
现有的传统硅酸盐水泥回填方法还存在其它一些问题：
1.浆料中的大量水泥在脱水过程中被水带走。这不仅会造成环境问题，而且会降低回填体强度。
2.由于在脱水过程中浆料体积的损耗，在回填体与采矿场顶部之间的大量空间不能完全填充。
3.为了增加回填体中的高渗透性，只能采用粗大的尾矿部分作为骨料。因此，尾矿使用效率较低，低于40％。大量未用的细尾矿必须丢弃在土地表面上，它们会在矿场表面造成环境问题。
4.如果获得的尾矿量不足以用来回填，制造细砂或购买砂子来制造集料是昂贵的。
5.由于7-28天的回填体较长的固化时间，这就意味着延缓了下一次采矿操作可以开始的时间，因此降低了生产效率。
为了解决上述技术问题，某些矿场已经尝试了浆糊回填法。粘结材料仍然是硅酸盐水泥，但是浆料的浆浓度已经增加到80％以上。在采矿场只需从该浆糊中除去较少的水。结果，回填体的强度增加了。但是由于浆糊较差的流动特性，它产生了许多输送问题并且它只能用于采用重力流动的较大垂直高度的矿场中。为了进行混合，需要采用特殊的混合设备，如双轴混合机，并且为了输送糊状浆料，需要特殊的正位移泵。与这种方法有关的主要问题是：(a)为了制造浆糊，需要加压过滤，此时成本较高并且工艺会复杂；(b)由于过高的浆浓度，管道经常会发生杜塞，因此浆糊通过管道的输送会非常困难；(c)采矿所需的固化时间和操作循环太长，这是因为采用硅酸盐水泥作为粘结材料；(d)由于水泥消耗较高，其操作成本也高；(e)由于浆糊较差的流动特征，难以填充全部采矿场空间。
为了解决上述问题，对于新的粘结材料和低浆浓度回填方法的研究已经在中国开展了。孙恒虎等人的中国专利ZL90103141.0和ZL91103829.9已经公开了一种金属矿回填的新方法。该方法采用所谓的“高水含量”材料来代替硅酸盐水泥作为粘结剂以形成具有15-70％料浆浓度的低浆料浓度浆料。该“高水含量”材料粘结剂是由两种等重量份的A和B材料制成。浆料A含有A粘结材料，浆料B含有B粘结材料，这两种材料通过两个独立的管道输送到矿场。而后将这两种浆料在靠近回填矿场的地方混合在一起。30分钟以后，回填浆料在矿场中固化，它不会失去任何水。
但是，这种方法存在一些问题：(i)A和B的比例必须一致地准确。改变该比例将会妨碍料浆固化；(ii)A和B必须通过两条独立的管道输送。这直接增加了采矿过程的投资成本；(iii)由于两种料浆必须在靠近回填矿场的地方混合，合适的混合要求该料浆的浓度必须低于70％；(iv)由于料浆中固体含量较低，如果需要较高的强度，则需要较多的粘结材料。这增加了回填料的成本。
于1992年8月25日颁予Smart的美国专利5,141,365公开了用一种回填料浆回填空矿场的技术，该回填料浆包括水、惰性填料，如尾矿，和粘结剂，如水泥、石灰或矿渣，其中在放置之前加入了一种胶凝剂，如硅酸钠。该专利的显著特征是该回填料浆是由尾矿、水、硅酸盐水泥、石灰和矿渣组成的。
于1978年7月18日颁予Wayment的美国专利4,101,333公开了一种用采矿尾矿料浆在地下采矿操作中进行回填的方法，该采矿尾矿料浆被脱水，以形成具有可控水含量的材料，从而使该脱水材料可以用作回填料，而在放置以后不需要任何必需的脱水步骤，并且需要时还可以将该材料与选定量的水泥混合，以形成砂浆，用于回填或表面覆盖。该专利的显著特点在于采用脱水尾矿来进行矿场回填。不需要在矿场进行回填料浆的地下脱水。可以将硅酸盐水泥与制得的回填骨料混合，以形成回填料浆。
上述两个美国专利均采用硅酸盐水泥作为粘结材料，并且具有上述常见缺陷。
于1994年8月23日颁予Milliken的美国专利5,340,235公开了一种用水压回填空矿盐洞的方法，该方法包括将至少一种火山灰活性废料与有效量的以碱土金属氢氧化物或碱土金属氧化物的形成的碱土金属和饱和盐水混合在一起，形成一种火山灰混合物。其中相当部分的所说的火山灰活性废料、碱土金属氢氧化物或碱土金属氧化物和饱和的盐水足以在所说的盐洞中于大气条件下反应，形成稳定、低孔隙率、带负载的火山灰水泥；并且在空盐洞中水压沉积所说的火山灰混合物。
于1995年11月7日颁予Shiao的美国专利5,464,473公开了一种用于工程阻挡物的回填材料，用来包含放射性废料，它具有预定量的粘土材料和预定量的具有疏水表面特性的增强材料。该增强材料可以包括选自其上形成一层疏水化合物层的有机聚合物或无机材料的疏水化合物。该疏水增强材料导致该回填材料保持非常低的透水性，同时提供较高的机械强度和其它适用于贮存放射性废料的性能。
于1977年11月29日颁予Wayment的美国专利4,059,963公开了一种用采矿尾矿料浆在地下采矿操作中进行回填的方法，该采矿尾矿料浆被脱水，以形成具有可控水含量的材料，从而使该脱水材料可以用作回填料，而在放置以后不需要任何必需的脱水步骤，并且需要时还可以将该材料与选定量的水泥混合，以形成砂浆，用于回填或表面覆盖。
于1988年5月24日颁予Haigh等人的美国专利4,746,249公开了一种回填材料水浆，如粘液，它包括可固化的材料和一种活化剂，例如粉碎的燃料灰和石灰，及润滑剂，如粘土和增塑剂，如木素磺酸盐，从而可以将该料浆泵送较长距离，但随后形成高的早期强度。
于1992年4月21日颁予给Bennett等人的美国专利5,106,422公开了一种快凝自硬性回填组合物及其使用方法。该组合物包括较少量的作为主成分的C类粉煤灰和主要数量的其它填料，如F类粉煤灰。当将这些材料与控制量的水混合时，它们会产生回填材料，该材料可以流动并且自动找平，因而容易放置在使用沟槽和类似的街道和道路表面的开挖区中，以在相当短的时间内支撑相当重的压力负载而不会固化。自硬的、开始可以流动的混合物达到相当高的强度，以承受运输负载，而不会在大约4小时内凝固。该组合物的快凝在大约4小时内提供了大约20psi的快速达到强度，从而可以覆盖路面材料的破损部分并且重新打开街道和道路的开挖区域，而不会造成严重的交通延缓和阻塞。该回填组合物包括数量约为2至10份重量填充材料对1份重量C类粉煤灰，有足量的水与C类粉煤灰和填充材料反应。该组合物为燃煤电厂的副产物，以形成最经济的回填材料以及用来提供早期强度和精确控制的永久强度的方法，以方便再挖掘。
公开了用于矿场回填的新型粘结材料的其它专利文献是：发明名称为“胶接组合物”的美国专利4,992,103；发明名称为“输送快凝组合物的装置”的美国专利4,798,628；和发明名称为“快凝组合物”的欧洲专利28639。
上述专利的主要差异在于采用不同的粘结剂，在某些文献中，粘结剂消耗量非常高，在300-500公斤/m3。由于成本较高，它们仅仅在特定的情况下使用。
本发明目的在于解决上述问题。本发明方法的显著特点在于：
—增加回填料浆的浓度，达到65-85％。
—采用多种尾矿、天然砂子、细砂和工业固体废料作为骨料。
—采用各种比例的基本粘结材料、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂，以调整回填料浆固化速度、固化时间、早期强度、流动特性和输送性。
—改变粘结剂加入工序和料浆制备工序，以获得所需的结果。
—可以采用大量的尾矿和工业固体废料来进行矿场回填。
—制造高料浆浓度的回填料浆，这样在某些情况下可以不需要地下脱水。
—通过调整本发明的制备粘结材料组合物的方法、制备新型回填料浆的方法及其输送过程而将现有的回填技术用于多种矿场条件下。
采用本发明的回填技术，可以采用所有来自矿磨的尾矿作为骨料。在现有的方法中，当采用硅酸盐水泥作为粘结剂时，必须对尾矿进行分类，以除去细尾矿；只有大约40％颗粒尺寸大于37微米的尾矿可以用作骨料。在本发明的回填技术中，可以无需分类地将全部尾矿作于回填中。通过将任何种类的尾矿与水混合而制得具有65-85％重量浓度的料浆而制造回填料浆。而后将它们通过一根而不是两根管道输送到矿场中。本发明的粘结材料向回填料浆中的加入量是0.5-20％重量。如果没有可得到的尾矿用于回填材料，可以采用天然砂、细砂、工业固体废料或其混合物作为骨料。天然砂包括河砂、海砂、山砂。细砂是通过将岩石磨碎到颗粒尺寸为0.04-5mm而形成的。工业固体废料可以是熔铁渣、电厂渣和各种工业废渣。
根据本发明，它提供了一种高料浆浓度快凝和快硬回填材料以及用于地下矿场中的方法，它包括：1份采矿尾矿、天然砂、细砂和固体工业废料作为骨料；0.5-20％重量粘结材料与水混合，以形成料浆重量浓度为65-85％的料浆；并且将该料浆通过一根管道输送到矿场。
优选地，本发明的粘结材料是由下列比例的六组成分组成的：
组分1是硫铝酸盐水泥熟料、铁铝酸盐水泥熟料、氟铝酸盐水泥熟料和高铝酸盐水泥熟料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物。组分1在粘结材料中的浓度是40-90％重量，优选地为45-80％重量，最优选为50-70％重量。
组分2可以是硬石膏和石膏中的一种或它们以任意比例混合的混合物。组分2在粘结材料中的浓度为5-50％重量，优选为10-40％重量，最优选为15-40％重量。
组分3可以是石灰和水合石灰中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物。组分3在粘结材料中的浓度可高达30％，优选为3-25％重量，最优选为5-20％重量。
组分4可以是KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2、ZnCl2、Na2CO3、K2CO3、Li2CO3、含锂化合物、Na2SO4、K2SO4、Al2(SO4)3、Na2S2O3、NaF、Na3PO4、NaNO3、KNO3、所有碱、三乙醇胺、三异丙醇胺和脲中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物。组分4在粘结材料中的浓度可高达8％重量，优选为0.05-6％重量，最优选为0.2-5％重量。组分4可以用作速凝剂或/和高早期强度剂。
组分5可以是糖、糖蜜、木素磺酸盐、酒石酸、酒石酸盐、柠檬酸盐、硼酸和硼酸盐中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物。组分5在粘结材料中的浓度可高达2％重量，优选为0.05-1％重量，最优选为0.1-1％重量。组分5可以用作缓凝剂或/和分散剂。
组分6可以是膨润土、石灰石、粉煤灰、硅灰、渣粉、水泥、滑石粉、粘土粉、铝矾土粉、硬石膏、石膏、石灰和水合石灰中一种或它们以任意比例混合而成的混合物。组分6在粘结材料中的浓度可高达30％重量，优选为0.1-10％重量，最优选为0.5-5％重量。
本发明的另一方面，它提供了一种制备用于高料浆浓度、快凝、快硬回填材料的粘结材料的方法，它包括；将上述六组成分以预选的比例混合；并且制备和研磨这些成分以通过100泰勒目，优选地，六组成分的比例为：
(a)成分1：45-80％重量；
(b)成分2：10-40％重量；
(c)成分3：3-25％重量；
(d)成分4：0.05-6％重量，从而成分4可以用作速凝剂或/和高早期强度剂；
(e)成分5：0.05-1％重量，从而成分5可以用作缓凝剂或/和分散剂；和
(f)成分6：0.1-10％重量。
另一方面，制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝、快硬回填料浆的方法包括采用采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物作为回填骨料；将该回填骨料、水和原料一起混合均匀，以形成料浆重量浓度为65-85％的料浆；并且通过泵送或重力将该料浆经过一根管道输送到矿场；其中粘结材料与回填骨料的比例为1∶5～1∶100重量。
优选的制备高料浆浓度、快凝、快硬回填材料的方法包括下列步骤：将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物与水混合，以形成均匀的料浆重量浓度为63-82％的砂浆；将粘结材料通过加料器加入到该砂浆中并且在混合机中将该料浆混合2-8分钟，以形成料浆重量浓度为65-85％的回填料浆；其中所加入的新发明的粘结材料与回填料浆的比例为1∶5～1∶100重量；并且通过泵送或重力将该回填料浆经过管道输送到矿场。
另一方面，用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的制备过程包括下列步骤：将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物与水混合，以形成均匀的料浆重量浓度为63-82％的砂浆；通过泵送或重力将该砂浆经过管道输送到靠近矿场的地方，在该处，将粘结材料通过加料器加入到管道内的砂浆中，其中在其去矿场的路途中在管道中将所加入的粘结材料通过湍流流动与该砂浆良好混合；并且其中所形成的回填料浆具有料浆重量浓度为65-85％并且所加入的粘结材料与回填料浆的比例为1∶5～1∶100重量。
另一种形成粘结材料的方法包括：将上述组分1、2和3混合以形成另一种组分7作为粘结材料，其中每一种组分在该粘结材料中的重量浓度如下：组分1：40-90％；组分2：5-50％；组分3：3-30％；将组分7研磨使之通过100泰勒目；将组分4与组分6以1至最高5％重量混合，而后研磨混合物使之通过70泰勒目并且单独包装所形成的混合物，以形成组分8(速凝剂)；将组分5与组分6以1至最高5％重量的比例分别混合，而后将该混合物研磨使之通过70泰勒目并且将所形成的混合物单独包装，以形成组分9(缓凝剂)。
根据料浆所要输送的距离，通过将组分7与组分8以(95-100)∶(0-5)的比例混合，可以制得具有较短固化时间，典型地为5-50分钟的所需粘结材料；另一方面，当料浆的输送距离较长时，通过将组分7与组分9以(97-100)∶(0-3)的比例混合可以制得具有较长固化时间，典型地为40-120分钟的粘结材料。
一种制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的方法，它包括：在地面站中将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物与水混合，以形成料浆重量浓度为63-82％的砂浆，将其输送到地下，然后通过泵送或重力将其经过管道输送到靠近回填矿场的地方，将粘结材料通过加料系统加入到管道内形成的砂浆中，并且在管道内将该粘结材料通过湍流流动与该砂浆良好混合；其中所加入的粘结材料的量为该砂浆重量的大约2-20％。
制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填材料的方法，它包括：将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料以任意比例与上述组分7混合，以形成回填材料混合物；而后将水加入到上述混合物中，以形成料浆重量浓度为65-85％的料浆，而后通过泵送或重力将该料浆经过管道输送到靠近回填矿场的地方，其中将上述组分8(速凝剂8)以形成料浆重量的0-5％的量加入；其中通过湍流流动使该回填料浆在管道内均匀混合。
另一种制备高料浆浓度回填料浆的方法包括：将天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物加入到来自采矿过程研磨的低料浆浓度尾矿中，以形成料浆重量浓度为62-80％的稠料浆砂浆；将上述粘结材料以形成的料浆重量2-20％的量通过加料系统加入到料浆中，以形成料浆重量浓度为65-85％的回填料浆。
实施例1
将来自金矿的尾矿由20-30％固体浓度浓缩到70％以上料浆浓度的料浆。将该粘结材料通过测量和混合装置加入到所形成的尾矿料浆中，粘结材料与所形成的尾矿料浆的比例为1∶30。混合5分钟后，将该料浆通过管道输送到地下矿场中。获取不同固化时间的样品模型(4”×8”)，以测定化体时间和抗压强度。其结果如下所示。
本发明的粘结材料组成如下：
1.硫铝酸盐水泥熟料        65％
2.石膏                    20％
3.水合石灰                5％
4.CaCl2                 3％
5.Na2CO3               2％
6.LiOH                    0.4％
7.膨润土               4.6％
起始固化时间：40分钟
最终固化时间：180分钟
测试时间   8小时    1天     3天     7天
强度(psi)  19.6     52.3    67.8    87.4
实施例2
通过将天然砂与水混合而制得料浆重量浓度为75  的料浆。
混合物1由硫铝酸盐水泥熟料和铁铝酸盐水泥熟料制得，比例为1∶1。
混合物2由石膏和硬石膏制成，比例为2∶8。
混合物3由水合石灰和石灰制成，比例为3∶7。
该粘结材料由下列成分组成：
        1.混合物1            65％
        2.混合物2            20％
        3.混合物3            8％
        4.K2CO3           0.8％
        5.NaCl               0.7％
        6.Li2CO3          0.2％
        7.糖蜜               0.3％
        8.粉煤灰             5.0％
将上述原料良好混合并且磨碎，使之通过100泰勒目，以制得粘结材料，而后将其加入到上述75％料浆浓度的砂浆中，其量为形成砂浆重量的4％。然后将该混合物良好混合5-8分钟并且在20℃下填充到实验模型中。结果如下所示。
起始固化时间：36分钟
最终固化时间：166分钟测试时间   6小时   1天      3天      7天      28天强度(psi)  23.2    112.6    157.8    192.5    220.7
实施例3
将干尾矿与渣以1∶1比例混合，将该混合物研磨到0.04-5mm，向该混合物中加入水，以制得72％固体的料浆。将硫铝酸盐水泥熟料与铁铝酸盐水泥熟料以1∶1比例混合并且研磨该混合物，使之通过100泰勒目，从而制得组分1。该粘结材料的配比如下：
1.组分1              60％
2.硬石膏             28％
3.石灰               8％
4.石灰石             4％
将上述原料研磨，使之通过100泰勒目，以形成粘结材料。而后将其加入到72％料浆浓度的砂浆中。粘结材料的加入量为料浆重量的5％。混合5-8分钟后，将该料浆填充到几个模型中以进行强度测试。其结果如下所示：
起始固化时间：50分钟
最终固化时间：200分钟
测试时间    6小时   1天    3天     7天      28天
强度(psi)   18.8    87.8   138.3   167.1    188.9
实施例4
将组成如表1中所示的粘结材料研磨使之全部通过100泰勒目，将其分别与料浆浓度为68％、72％和76％的分级尾矿和冲积砂浆相混合。分级尾矿和冲积砂子与粘结材料、硅酸盐水泥标号10、硅酸盐水泥标号30、矿渣水泥标号10-90的比例分别为15∶1、30∶1和45∶1。测得的组成和强度示于下表1中。
实施例5
将来自采矿磨的尾矿与细砂以尾矿对细砂比70∶30的比例混合。而后将由此形成的混合物与水混合，以形成料浆浓度为70％的砂浆。所用的粘结材料与实施例4相同，将该粘结材料加入并且与砂浆混合以形成回填料浆。而后将该回填料浆通过管道输送到离回填矿场30-50米的地方。通过测量装置将速凝剂如碳酸钠、氢氧化锂和悬浮剂如膨润土加入其中。碳酸钠、氢氧化锂和膨润土的加入量分别为回填料浆重量的3％、0.02％和5％。将这些试剂通过湍流流动在管道内与回填料浆良好混合。而后将该料浆填充到矿场中。
实施例6
以相等量向料浆浓度为20-30％重量的尾矿料浆(来自采矿磨)中加入砂子、细砂和磨细的工业废料，以形成料浆浓度为72％重量的砂浆。将与实施例1相同的粘结材料加入到所形成的砂浆中。粘结材料的重量为所形成的砂浆重量的6％。混合5-8分钟以形成回填料浆后，通过泵送将均匀的回填料浆经过管道输送到矿场并填充到矿场中。由矿场中回填体获得的样品的3天强度为80psi以上。
表1
                         水硬性回填强度、PSI分级尾矿和冲击砂的总结
粘结剂 砂与粘合剂的比例 陈放                    料浆浓度
       分级尾矿         冲击砂
  68％   72％   72％   76％
本发明的粘结材料的配方1.硫铝酸盐水泥熟料    60％2.硬石膏      38％3.石灰        10％4.CaCO3      2％ 15∶1    1天   69.7   151.0   89.3   146.7
   3天   93.7   178.7   108.1   185.1
   7天   105.0   195.3   115.0   191.5
  28天   209.4
30∶1    1天   26.6   70.9   35.3   55.3
   3天   38.7   94.2   50.6   86.0
   7天   43.1   92.7   57.5   86.8
  28天   105.3
45∶1    1天   15.1   42.6   25.0   29.7
   3天   24.4   56.4   34.2   41.4
   7天   28.7   66.1   35.5   45.4
  28天   74.5
硅酸盐水泥标号30 15∶1    1天    0    0   6.1   12.5
   3天   1.5   2.2   14.8   29.6
   7天   6.1   8.3   29.8   42.3
  28天   20.1   24.3   37.3   66.2
硅酸盐水泥标号10 15∶1    1天    0    0    0   8.9
   3天    0    06   14.0   28.3
   7天   2.1   18.3   24.2   43.1
  28天   21.3   24.3   36.5   67.4
矿渣水泥标号10-90粘结剂 15∶1    1天     0     0     0     0
   3天   12.4   11.5     0     0
   7天   28.5   26.3   7.6   9.4
  28天   60.0   67.0   24.7   28.5
实施例7
这是将粘结材料与硅酸盐水泥标号10、30作对比。首先，将天然砂与水混合以形成各种料浆浓度68％、70％、72％、74％、76％和78％的料浆。其次，将本发明的粘结材料与硅酸盐水泥标号10和硅酸盐水泥标号30加入到所形成的砂浆中，各种砂与粘结材料的比例分别为15∶1、20∶1、25∶1、30∶1和35∶1，混合时间为5-10分钟。将所形成的料浆分别倒入4”×8”圆桶中。在压力测定机器上测定1天、3天、7天和28天时的强度，其结果列于下表2中。
表2
                               无侧限抗压强度、PSI冲击砂回填的总结
    粘结剂  砂与粘结剂的比例   陈放                         料浆浓度
 68％  70％   72％   74％  76％  78％
本发明的粘结材料的配方1.硫铝酸盐水泥熟料     50％2.硬石膏       30％3.石灰         15％4.Ca2CO3      2％5.Na2CO3     1％6.NaCl         1％7.糖           0.2％8.LiOH         0.05％9.膨润土     0.75％ 15∶1   1天  51.2  79.1   111.4  151.0  131.8  143.9
  3天  65.0  99.8   125.0  178.7  143.9  179.9
  7天  75.3  105.8   145.1  195.3  178.9  192.0
  28天  69.5  122.5   156.0  209.4  175.8  190.5
20∶1   1天  25.5  39.9   54.9  70.9  66.8  74.5
  3天  40.0  58.8   71.7  94.2  88.0  95.7
  7天  49.4  58.5   79.8  92.7  93.7  105.0
  28天  55.4  67.7   84.5  105.3  114.7  113.4
25∶1   1天  18.6  24.6   33.4  42.6    ·    ·
  3天  28.2  34.2   47.7  56.4    ·    ·
  7天  33.1  41.1   51.8  66.1    ·    ·
  28天  37.1  42.1   60.0  74.5    ·    ·
30∶1   1天  12.4  16.8   22.2  31.3  49.2  49.2
  3天  19.6  23.8   34.4  41.8  64.8  68.7
  7天  26.0  28.0   41.3  46.3  78.3  78.3
  28天  29.7  33.4   43.0  51.0  84.0  85.6
35∶1   1天    ·    ·    ·    ·  36.2  34.9
  3天    ·    ·    ·    ·  47.4  48.7
  7天    ·    ·    ·    ·  53.3  55.1
  28天    ·    ·    ·    ·  64.2  63.6
硅酸盐水泥标号30 15∶1   1天     0     0   6.1    ·  12.5  17.8
  3天   13.5   11.4   14.8    ·  29.6  40.8
  7天   20.3   17.6   29.6    ·  42.3  69.4
  28天   24.7   24.8   37.3    ·  66.2  95.0
硅酸盐水泥标号30 15∶1   1天     0     0     0     0  8.9  11.5
  3天   8.8   10.1   14.0   12.6  28.3  34.7
  7天   16.1   13.8   24.2   18.3  43.1  54.1
  28天   20.5   25.1   36.5   36.9  67.4  68.1
表2表明采用本发明的粘结材料的抗压强度大大高于采用硅酸盐水泥标号10和30的抗压强度。尤其是采用本发明的粘结材料已达到非常高的早期强度。另外，使用1份重量粘结材料可以代替3倍的硅酸盐水泥，以在7天内获得相同的抗压强度。
表2还表明采用本发明的粘结材料可以获得非常好的性能，它们不能采用硅酸盐水泥或矿场回填领域内任何其它常规粘结材料来获得。

Claims (10)

1.一种制备用于地下矿场中的高料浆浓度、快凝和快硬回填材料的方法，它包括：制备1份采矿尾矿、天然砂、细砂或固体工业废料作为骨料；加入与水混合的骨料重量的0.5-20％的粘结材料，形成料浆重量浓度为65-85％的料浆；和将该料浆通过一根管道输送到矿场。
2.一种用于采矿回填的粘结材料，其包括至少六种组分中的三种组成，所说的六种组分是：
组分1：硫铝酸盐水泥熟料、铁铝酸盐水泥熟料、氟铝酸盐水泥熟料和高铝酸盐水泥熟料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物，其中组分1在粘结材料中的浓度是40-90％重量；
组分2：硬石膏和石膏中的一种或它们以任意比例混合的混合物，其中组分2在粘结材料中的浓度为5-50％重量；
组分3：石灰和水合石灰中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物，其中组分3在粘结材料中的浓度可高达30％重量；
组分4：KCl、NaCl、CaCl2、MgCl2、ZnCl2、Na2CO3、K2CO3、Li2CO3、含锂化物、Na2SO4、K2SO4、Al2(SO4)3、Na2SO4、NaF、Na3PO4、NaNO3、KNO3、所有碱、三乙醇胺、三异丙醇胺和脲中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物，其中组分4在粘结材料中的浓度可高达8％重量；
组分5：糖、糖蜜、木素磺酸盐、酒石酸、酒石酸盐、柠檬酸、柠檬酸盐、硼酸和硼酸盐中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物，其中组分5在粘结材料中的浓度可高达2％重量；
组分6：膨润土、石灰石、粉煤灰、硅灰、渣粉、水泥、滑石粉、粘土粉、铝矾土粉、硬石膏、石膏、石灰和水合石灰中一种或它们以任意比例混合而成的混合物，其中组分6在粘结材料中的浓度可高达30％重量。
3.如权利要求2中所述的粘结材料，其中将组分以预选的比例混合和研磨，且使组分通过100泰勒目；其比例为：
组分1：             45-80％重量
组分2：             10-40％重量
组分3：             3-25％重量
组分4：             0.05-6％重量
组分5：             0.05-1％重量
组分6：             0.1-10％重量。
4.一种制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的方法，它包括：采用采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物作为回填骨料；将该回填骨料、水和原料一起混合均匀，以形成料浆重量浓度为65-85％的料浆；并且通过泵送或重力将该料浆经过一根管道输送到矿场；其中粘结材料与回填骨料的比例为1∶5～1∶100重量。
5.一种制备高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的方法，它包括下列步骤：将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物与水混合，以形成均匀的料浆重量浓度为63-82％的砂浆；将粘结材料通过加料器加入到该砂浆中并且在混合机中将该料浆混合2-8分钟，以形成料浆重量浓度为65-85％的回填料浆；其中所加入的新发明的粘结材料与回填料浆的比例为1∶5～1∶100重量；并且通过泵送或重力将该回填料浆经过管道输送到矿场。
6.一种制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的方法，它包括下列步骤：将采矿尾矿、天然砂、细砂或工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物与水混合，以形成均匀的料浆重量浓度为63-82％的砂浆；通过泵送或重力将该砂浆经过管道输送到靠近矿场的地方，在该处，将粘结材料通过加料器加入到管道内的砂浆中，其中在其去矿场的路途中在管道内将所加入的粘结材料通过湍流流动与该砂浆良好混合；并且其中所形成的回填料浆具有料浆重量浓度为65-85％，并且所加入的粘结材料与回填料浆的比例为1∶5～1∶100重量。
7.一种形成粘结材料的方法，它包括：将如权利要求2所述的组分1、2和3混合以形成另一种组分7作为粘结材料，其中每一种组分在该粘结材料中的重量浓度如下：组分1：40-90％；组分2：5-50％；组分3：3-30％；将组分7研磨使之通过100泰勒目；将组分4与组分6以1至最高5％重量混合，而后研磨混合物使之通过70泰勒目并且单独包装所形成的混合物，以形成组分8(速凝剂)；将组分5与组分6以1至最高5％重量的比例分别混合，而后将该混合物研磨使之通过70泰勒目并且将所形成的混合物单独包装，以形成组分9(缓凝剂)。
8.一种制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的方法，它包括：在地面站中将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物与水混合，以形成料浆重量浓度为63-82％的砂浆，而后将其输送到地下，再通过泵送或重力将其经过管道输送到靠近回填矿场的地方；将粘结材料通过加料系统加入到管道内的砂浆中，并且在管道内将该粘结材料通过湍流流动与该砂浆混合；其中所加入的粘结材料的量为该砂浆重量的大约2-20％。
9.一种制备用于地下回填的高料浆浓度、快凝和快硬回填料浆的方法，它包括：将采矿尾矿、天然砂、细砂和工业固体废料以任意比例与上述组分7混合，以形成回填材料混合物；而后将水加入到上述混合物中，以形成料浆重量浓度为65-85％的料浆，而后通过泵送或重力将该料浆经过管道输送到靠近回填矿场的地方，其中将上述组分8(速凝剂8)以所形成的料浆重量的0-5％的量加入；其中通过湍流流动使该回填料浆在管道内均匀混合。
10.一种制备高料浆浓度回填料浆的方法，它包括：将采矿尾矿、天然砂、细砂或工业固体废料中的一种或它们以任意比例混合而成的混合物加入到来自采矿过程研磨的低料浆浓度尾矿中，以形成料浆重量浓度为62-80％的稠料浆；将上述粘结材料以形成的料浆重量2-20％的量通过加料系统加入到该料浆中，以形成料浆重量浓度为65-85％的回填料浆。
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