一种氟石膏基矿井充填材料及其使用方法 |
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申请号 | CN201610054157.1 | 申请日 | 2016-01-27 | 公开(公告)号 | CN105712688A | 公开(公告)日 | 2016-06-29 |
申请人 | 济南大学; | 发明人 | 张国辉; 温海滨; 王慧; | ||||
摘要 | 本 发明 提供一种氟 石膏 基矿井充填材料,由氟石膏、 粉 煤 灰 、 碱 性掺合料、 骨料 、外加剂、二 水 石膏、水等原材料按一定比例制备而成。本发明资源综合利用,以工业固体副产氟石膏制备矿井充填材料,其流动性、 稳定性 好,耐 腐蚀 、强度高,改善生态环境,是有此废弃物地区矿井充填材料的理想选择。 | ||||||
权利要求 | 1.一种氟石膏基矿井充填材料,其特征是由以下重量份数的原料配备而成: |
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说明书全文 | 一种氟石膏基矿井充填材料及其使用方法技术领域背景技术[0002] 我国地大物博,矿产资源丰富。随着经济的发展,矿山资源遭到长时间过度、不节制的开采,造成废弃矿山数量迅速增加。所出现的环境灾害及地质灾害,如地面塌陷、开裂,地下水污染等正在发生或处于潜在的发生之中。煤炭资源是我国的主要资源,利用充填采矿法是提高煤炭回采率、充分有限的利用资源、有效控制地压、减少地表沉降、防止塌陷的有效措施。选择合适的充填材料,及时矿井、矿坑进行充填,是利国利民的大事。 [0003] 氟石膏是生产氢氟酸等制氟工业产出的副产品,由于含有酸、腐蚀性杂质等因素,不能被综合利用,每年全国产出数百万吨,主要处理途径是堆放,占用大量土地,长时间会给生态环境造成严重影响,还会危害人体健康。 [0004] 国内外的充填方法、充填材料有很多,利用氟石膏做矿井充填材料的文献未见报道。 发明内容[0005] 本发明以利用、消化工业废弃物氟石膏为主要原则,经过复合改性处理制备矿井充填材料,并给出其使用方法。 [0006] 本发明的技术方案是这样实现的:一种氟石膏基矿井充填材料,由以下重量份数的原料配备而成: 氟石膏:52~67份,粉煤灰:14~26份,碱性掺合料:8~14份,骨料:14份~26份,外加剂:1~6份,二水石膏:1.4~3.7份,水料比:0.45~0.53; 所述氟石膏为生产氢氟酸产出的废渣,添加3%~5%的生石灰中和PH在7~9后,经球磨250目过筛而成的氟石膏粉; 所述的碱性掺合料由以下重量份的原料组成:水泥:35~45份,石灰粉:8~15份,矿粉:37~52份; 所述的外加剂由以下重量份的原料组成:膨胀剂:14~27份,减水剂:11~16份,泵送剂:8~14份,激发剂:36~48份,引气剂:5~12份,保水剂:7~13份。 [0007] 进一步地,所述的骨料为矿山尾砂和/或碎石的组合,其中颗粒粒径级配方式为,最大粒径<20mm,粒径10mm~20mm占比10%,粒径5mm~10mm占比20%,粒径5mm以下占比70%。 [0009] 进一步地,所述的二水石膏主要成分为CaSO4·2H2O,含量>75%,含水率<3%。 [0010] 进一步地,一种氟石膏基矿井充填材料的使用方法,其特征在于将氟石膏基矿井充填材料氟石膏、粉煤灰、碱性掺合料、骨料、外加剂、二水石膏,按照水料比:0.45~0.53加水搅拌,搅拌转速>100r/min,搅拌时间3min~4min,即可用泵送输送料浆到指定区域。 [0011] 本发明有如下显著进步之处:第一,本发明利用工业固体废弃物氟石膏渣制备矿井充填材料,综合利用废弃资源,保护了环境,制备工艺简单,成本低; 第二、本发明氟石膏基矿井充填材料具有良好的流动性,能利用浆体自身的重量达到自动流平的效果,具有自流平特性,利用氟石膏硬化时间长的特性,掺加激发剂及外加剂,制备的浆体可操作时间长,采用泵送工艺施工,工艺简单,不会造成料浆粘堵输送管的现象,灌入的料浆不沉淀,无泌水、离析现象; 第三,本发明反应后形成以膏体料浆硬化体为主的支控体架,强度高,完全满足矿井充填材料的各项性能指标,达到地表沉陷控制目标,采空区矿井水中通常含有腐蚀性作用的Cl-、SO42-、Mg2+,对硬化体不产生腐蚀影响;硬化体具有一定的多微孔结构,有一定的透水作用,有利于地上水的渗透排放,这种结构还有保住水分、散发水分的功效,在一定程度上调节充填区的自然条件,模拟纯自然生态环境,有利于人动植物、细菌等生物的生长。 [0012] 综上所述,本发明资源综合利用,以工业固体副产氟石膏制备矿井充填材料,其流动性、稳定性好,耐腐蚀、强度高,改善生态环境,是有此废弃物地区矿井充填材料的理想选择。 具体实施方式[0013]实施案例1 一种氟石膏基矿井充填材料由以下重量份的原料配备而成: 氟石膏:54份,粉煤灰:23份,碱性掺合料:9份,骨料:22份,外加剂:3.9份,二水石膏: 2.7份,水料比:0.47; 所选用氟石膏为生产氢氟酸产出的废渣,添加3%~5%的生石灰中和PH在7~9后,经球磨 250目过筛而成的氟石膏粉; 所选用碱性掺合料由以下重量份的原料组成:42.5普通硅酸盐水泥:38份,石灰粉:13份,矿粉:49份; 所选用外加剂由以下重量份的原料组成:硫铝酸盐类膨胀剂:18份,萘系减水剂:13份,泵送剂:11份,硫酸铝激发剂:38份,引气剂:8份,羟丙基甲基纤维素保水剂:12份。 [0014] 所选用的骨料为矿山尾砂和/或碎石的组合,其中颗粒粒径级配方式为,最大粒径<20mm,粒径10mm~20mm占比10%,粒径5mm~10mm占比20%,粒径5mm以下占比70%。 [0015] 所选用的二水石膏为电厂脱硫工艺产出的脱硫石膏,主要成分为CaSO4·2H2O,CaSO4·2H2O的含量>75%,含水率<3%。 [0016] 一种氟石膏基矿井充填材料的使用方法,其特征在于将氟石膏基矿井充填材料氟石膏、粉煤灰、碱性掺合料、骨料、外加剂、二水石膏,按照水料比:0.47加水搅拌,搅拌转速>100r/min,搅拌时间3min~4min,即可用泵送输送料浆到指定区域。 [0017] 经检测,浆体性能:流动度:186mm/m,初凝时间:4.52h,终凝时间:6.37h,终凝时硬化体抗压强度:3.7MPa,28天硬化体强度:>25MPa。无分层、泌水、离析现象。 [0018] 实施案例2一种氟石膏基矿井充填材料由以下重量份的原料配备而成: |