RU2739003C1 - Состав закладочной смеси - Google Patents

Состав закладочной смеси Download PDF

Info

Publication number
RU2739003C1
RU2739003C1 RU2019120491A RU2019120491A RU2739003C1 RU 2739003 C1 RU2739003 C1 RU 2739003C1 RU 2019120491 A RU2019120491 A RU 2019120491A RU 2019120491 A RU2019120491 A RU 2019120491A RU 2739003 C1 RU2739003 C1 RU 2739003C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
filling
water
composition
filling mixture
Prior art date
Application number
RU2019120491A
Other languages
English (en)
Inventor
Станислав Иванович Шамуков
Галина Григорьевна Тихонова
Дмитрий Юрьевич Десятсков
Александра Сергеевна Тарасова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Средняя Волга"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Средняя Волга" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Средняя Волга"
Priority to RU2019120491A priority Critical patent/RU2739003C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2739003C1 publication Critical patent/RU2739003C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/14Cements containing slag
    • C04B7/147Metallurgical slag
    • C04B7/153Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/14Cements containing slag
    • C04B7/147Metallurgical slag
    • C04B7/153Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
    • C04B7/1535Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators with alkali metal containing activators, e.g. sodium hydroxide or waterglass
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F15/00Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Изобретение содержит состав закладочной смеси. Состав закладочной смеси включает цемент, гранулированный металлургический шлак, в качестве инертного заполнителя щебень, осадок, пластифицирующую добавку и воду. Осадок получен в процессе реагентной очистки шахтных сточных вод от сульфат-ионов обработкой известью совместно с глиноземистым цементом. Массовое соотношение осадка к инертному заполнителю 1:3-6. Пластифицирующая добавка взята в количестве 0,5-0,7 мас.% к количеству цемента. Снижается расход цемента и инертного наполнителя, повышается прочность закладочной смеси. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
Известен состав закладочной смеси, содержащий в вес. %: цемент 9,5-11,4, поверхностно-активную добавку, в качестве которой используют содосульфатный отход производства - 0,57-0,91, известковый заполнитель 71,4-73,0, вода - остальное (Авторское свидетельство СССР 935634, кл. E21F 15/00, 1982). Прочность образцов смеси на сжатие составляет 3,5-4,2 МПа/см2 в возрасте 1 мес при растекаемости 140-160 мм.
Известен состав закладочной смеси, включающий цемент, молотый доменный гранулированный шлак, отходы дробления известняка и хвосты обогащения, в качестве инертного заполнителя, крупностью - 2 мм, и воду (Д.М. Бронников и др. Закладочные работы в шахтах. М.: Недра, 1989, с. 111). При этом прочность закладочной смеси в возрасте 180 дней составляет 1,5-2,16 МПа.
Известна закладочная смесь, включающая цемент, молотый гранулированный доменный шлак, песок, в качестве инертного заполнителя, и воду в следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 1,4-2; молотый гранулированный доменный шлак - 18,8-19,9; заполнитель - 62,8-63; вода - остальное (А.Л. Требуков. Применение твердеющей закладки при подземной добыче руд. - М.: Недра, 1981, с. 31). Прочность образцов на сжатее составляет 4,5 МПа в возрасте 180 суток.
Известен состав закладочной смеси (патент РФ №2186989, МПК E21F 15/00, опубл. 10.08.2002), включающий цемент, молотый доменный гранулированный шлак, аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком, гидроксосульфат железа (III) и воду, взятые в следующем соотношении компонентов, мас. %:
цемент 4,0-6,8
молотый гранулированный доменный шлак 9,7-16,5
аморфные осадки нейтрализации серной
кислоты известняком 31,7-40, 8
вода остальное
Аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком (гипсосодержащий отход гидрометаллургических производств) образуют непрочные связи с вяжущим, поскольку они являются мелкодисперсным материалом и содержат 95,5% класса - 0,074 мм. Замена этим материалом инертного заполнителя приводит к снижению механической прочности закладочных смесей. Для предупреждения этого снижения и повышения прочности смеси в данном способе производят предварительную обработку аморфных осадков водным раствором гидроксосульфата железа (III) Fe(OH)SO4, так как он обладает вяжущими свойствами (Г.М. Барвинок, М.М. Сычев, Н.Ю. Гермаш. Журнал прикладной химии, 12, 1985, с. 2662-2665) и за счет этого повышает механическую прочность смесей, которая составляет около 4,05 МПа.
Общим недостатком известных технических решений является низкая механическая прочность образцов на сжатие, а также низкая подвижность и, как следствие этого, пониженная растекаемость в выработанном пространстве, что исключает возможность формирования закладочного массива с полным повторением контуров отработанного рудного тела. Отмеченные негативные факторы снижают интенсивность горных работ вследствие необходимости ликвидации недозакладки пустот, образующихся в процессе закладочных работ.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси, содержащий в мас. %: цемент 5,5-20; гранулированный металлургический шлак 20-36; щебень базальтовый 25-30; вода - остальное (Исследования закладочных смесей; Норильский индустриальный институт; кафедра РМПИ. Интернет источник; режим доступа https://docviewer.yandex.ru/0/?page=18).
Данный состав имеет хорошую растекаемость при влажности 28-30%, а прочность обеспечивается в интервале от 1-10 МПа, в зависимости от содержания цемента, так, например, показатель прочности достигает значения 10 МПа при содержании цемента около 20 мас. %.
В основу изобретения положена задача использования в закладочной смеси отхода производства - осадка, получаемого в процессе реагентной очистки сточных шахтных вод с применением глиноземистого цемента, и одновременно повышение прочности закладочной смеси.
Указанная задача решается тем, что состав закладочной смеси, содержащий цемент, гранулированный металлургический шлак, щебень, в качестве инертного заполнителя, и воду, дополнительно содержит осадок, полученный в процессе реагентной очистки шахтных сточных вод от сульфат-ионов обработкой известью совместно с глиноземистым цементом, взятый в массовом соотношении инертному заполнителю 1:3-6, а также пластифицирующую добавку в количестве 0,5-0,7 мас. % к количеству цемента.
Преимущественно предлагаемый состав имеет следующее соотношение компонентов в мас. %:
цемент 4-10
металлургический шлак 20-35
щебень 18-30
указанный осадок 5-11
пластифицирующая добавка 0,02-0,06
вода остальное
В процессе реагентной очистки от сульфат-ионов сточных вод в горнорудной промышленности, заключающемся в обработке известью совместно с глиноземистым цементом (ГЦ), трехкальциевый алюминат, содержащийся в ГЦ, взаимодействует с растворимыми сульфат-ионами, и они удаляются из воды в виде труднорастворимого гидросульфоалюмината кальция (3СаО⋅Al2O3⋅3CaSO4⋅31H2O), известного под наименованием эттерингит, который используется в производстве гипсоглиноземистого цемента.
В таблице 1 представлен состав осадка (кека), полученного в результате обработки шахтной воды шахты «Ангидрит» рудника «Кайерканский», способом, описанным в патенте RU 2559489, предусматривающим нейтрализацию сточной воды известковым молоком до рН 10,5-12 и введение глиноземистого цемента в виде 5÷12,5%-ной водной суспензии с добавлением флокулянта.
Figure 00000001
Сухой кек представляет собой порошок белого цвета с бежевым оттенком, тонкой фракции - менее 0,09 мм. Относится к IY классу опасности в соответствии «Критериями отнесения отходов к I-Y классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду», утвержденными приказом Минприроды РФ от 04.12.2014 №536.
Закладочную смесь готовят путем совместного помола всех ингредиентов в шаровой мельнице. Фракционный состав смеси после совместного помола составляет 0-50 мм, тонкость помола 30-50%.
Были проведены сравнительные испытания закладочных смесей по прототипу и по предлагаемому изобретению.
Испытания включали:
- приготовление образцов закладочных смесей путем совместного помола компонентов в лабораторной мельнице с определением реологических характеристик;
- приготовление опытных образцов для последующего определения прочностных характеристик и нормативных сроков твердения.
Время помола составило 12 минут.
Подвижность смесей определялась методом расплыва раствора из металлического конуса стандартных размеров по ГОСТ 23789 «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний».
Прочность при сжатии образцов закладочных смесей определялась в соответствии с «Методическими рекомендациями по контролю качества закладочных смесей» по методике ГОСТ 23789.
В Таблице 2 приведены рецептуры приготовленных для испытания закладочных смесей и их реологические характеристики:
Figure 00000002
Где: РК - расплыв конуса; W - влажность; γ - удельная плотность; ТП - тонкость помола.
В приведенных примерах для приготовления образцов закладочной смеси использовали шлак металлургический гранулированный (медного и никелевого производства); щебень базальтовый фракции 0-40 мм, портладндцемент марки М 300, пластифицирующую добавку - лигносульфонат натрия технический.
При этом заявляемый технический результат достигается также и при использовании в качестве инертного заполнителя щебня различного происхождения, например гранитного, карбонатного, диабаза, хвостов обогащения, например, медно-никелевого производства и др.
В качестве пластифицирующей добавки могут быть использованы любые пластификаторы, предназначенные для цементных строительных растворов или бетонов, например, ЛСТ, лигносульфаты технические модифицированные, суперпластификаторы, такие как, С-3 - продукт поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, или их комбинации, или СП-1 - смесь натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот разной молекулярной массы. При добавлении к вяжущему пластифицирующей добавки на поверхности частиц дисперсной фазы образуется пленка, обеспечивающая при затворении смеси разжижающий эффект, влияющий на свойства смеси, а именно, снижается предельное напряжение сдвига, угол растекания смеси в выработанном пространстве.
В таблице 3 представлена динамика снижения подвижности во времени опытных образцов закладочных смесей по прототипу и предлагаемого образца 1.
Figure 00000003
Из таблицы 3 видно, что подвижность предлагаемого состава в течение первого часа выше подвижности состава по прототипу, а затем приближается к показателям прототипа.
В таблице 4 представлены результаты испытания опытных образцов на прочность при одноосном сжатии.
Figure 00000004
Из таблицы 4 следует, что показатель прочности предлагаемого состава значительно выше, чем у состава по прототипу при одинаковом содержании цемента.
Таким образом, использование в закладочном составе предлагаемого отхода производства (кека), позволяет снизить расход цемента и щебня при обеспечении требуемых качественных показателей, предъявляемым к закладочным смесям.
Увеличение количества кека в закладочной смеси выше указанного значения нежелательно, т.к. тонкофракционный состав кека приводит к снижению ее подвижности, увеличению потребления воды и как следствие к снижению прочности. Введение пластификатора в заявляемом количестве позволяет обеспечить требуемую подвижность смеси, а также увеличить активность вяжущего.

Claims (3)

1. Состав закладочной смеси, содержащий цемент, гранулированный металлургический шлак, щебень в качестве инертного заполнителя и воду, дополнительно содержит осадок, полученный в процессе реагентной очистки шахтных сточных вод от сульфат-ионов обработкой известью совместно с глиноземистым цементом, в массовом соотношении к инертному заполнителю 1:3-6, а также пластифицирующую добавку в количестве 0,5-0,7 мас.% к количеству цемента.
2. Состав закладочной смеси по п. 1, отличающийся, тем что указанные компоненты содержит в следующих мас.%:
цемент 4-10 металлургический шлак 20-35 щебень 18-30 указанный осадок 5-11 пластифицирующая добавка 0,02-0,06 вода остальное
RU2019120491A 2019-06-28 2019-06-28 Состав закладочной смеси RU2739003C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120491A RU2739003C1 (ru) 2019-06-28 2019-06-28 Состав закладочной смеси

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120491A RU2739003C1 (ru) 2019-06-28 2019-06-28 Состав закладочной смеси

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739003C1 true RU2739003C1 (ru) 2020-12-21

Family

ID=74063081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120491A RU2739003C1 (ru) 2019-06-28 2019-06-28 Состав закладочной смеси

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739003C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753802C1 (ru) * 2020-12-05 2021-08-23 Общество с ограниченной ответственностью "ЦЕМ-ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "ЦЕМ-ТЕХНОЛОГИИ") Способ получения малоклинкерного гидравлического вяжущего на основе металлургических шлаков для изготовления закладочных смесей

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1263669A1 (ru) * 1983-07-22 1986-10-15 Горный Институт Ордена Ленина Кольского Филиала Им.С.М.Кирова Ан Ссср Закладочна смесь
DE4436229A1 (de) * 1994-10-11 1996-04-18 Metallgesellschaft Ag Füllstoff zum Verfüllen von Bergwerksschächten und unterirdischen Hohlräumen sowie zum Abdichten und Verfestigen von Baugrund und Verfahren zur Herstellung des Füllstoffs
RU2186222C2 (ru) * 2000-02-01 2002-07-27 Чучалин Лев Климентьевич Состав закладочной смеси
RU2270921C1 (ru) * 2004-08-02 2006-02-27 Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова Закладочная смесь
RU2433274C1 (ru) * 2010-09-01 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" Состав закладочной смеси

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1263669A1 (ru) * 1983-07-22 1986-10-15 Горный Институт Ордена Ленина Кольского Филиала Им.С.М.Кирова Ан Ссср Закладочна смесь
DE4436229A1 (de) * 1994-10-11 1996-04-18 Metallgesellschaft Ag Füllstoff zum Verfüllen von Bergwerksschächten und unterirdischen Hohlräumen sowie zum Abdichten und Verfestigen von Baugrund und Verfahren zur Herstellung des Füllstoffs
RU2186222C2 (ru) * 2000-02-01 2002-07-27 Чучалин Лев Климентьевич Состав закладочной смеси
RU2270921C1 (ru) * 2004-08-02 2006-02-27 Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова Закладочная смесь
RU2433274C1 (ru) * 2010-09-01 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" Состав закладочной смеси

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2753802C1 (ru) * 2020-12-05 2021-08-23 Общество с ограниченной ответственностью "ЦЕМ-ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "ЦЕМ-ТЕХНОЛОГИИ") Способ получения малоклинкерного гидравлического вяжущего на основе металлургических шлаков для изготовления закладочных смесей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Argane et al. A comparative study on the practical use of low sulfide base-metal tailings as aggregates for rendering and masonry mortars
US20220106227A1 (en) Modification of properties of pozzolanic materials through blending
CN108751819A (zh) 一种利用钼尾矿和废石制备高性能混凝土的方法
Brial et al. Evaluation of the reactivity of treated spent pot lining from primary aluminum production as cementitious materials
CN102786241A (zh) 用于全尾砂胶结充填的凝胶材料
US20130098272A1 (en) Method and compositions for pozzolanic binders derived from non-ferrous smelter slags
Al Hwaiti Influence of treated waste phosphogypsum materials on the properties of ordinary portland cement
EA019715B1 (ru) Способ обработки морских отложений и применение получаемого твердого продукта в строительных растворах или бетонах
RU2739003C1 (ru) Состав закладочной смеси
KR101638079B1 (ko) 심층혼합공법용 고화재
Aymenov et al. Effect of additive of polymetallic ores’ tailings on properties of composite cements
Gadouri et al. Effect of the interaction between calcium sulphate and mineral additives on shear strength parameters of clayey soils
CN101781111A (zh) 矿山充填用胶结料及其制备方法
RU2647010C1 (ru) Быстротвердеющая строительная смесь на основе сталеплавильного шлака
El-Hasan et al. Characterization and possible industrial application of Tripoli outcrops at Al-Karak Province
RU2186989C1 (ru) Состав закладочной смеси
CN112225485A (zh) 晶核剂、铜尾矿蒸压加气混凝土制品、制备方法、应用
Khamatova et al. Effect of hardening accelerators and other chemical admixtures on the properties of a quick-setting mixture
Guo et al. Research on the Performance of Titanium Gypsum Concrete Based on Calcium-Silicon-Sulfur Ratio.
CN111689702A (zh) 一种早强型抗硫酸盐水泥
Grobler et al. Design of high-strength backfill for a drift-and-fill mining method at Olympias mine, Greece
Petlovanyi et al. Structural bonds development in the backfill mass when changing the dispersion of the binding material
KR101636282B1 (ko) 심층혼합공법용 고화재
JP2014162696A (ja) セメント系固化材
Kattoli et al. Effect of partial replacement of cement by ground granulated blast furnace slag and sand by iron ore tailings on properties of concrete