本发明涉及胶凝材料,具体涉及一种早强型含超细尾泥的充填料。
背景技术:
1、矿业生产中产出大量的超细尾矿堆存于地面,造成安全隐患和生态环境问题。充填采矿技术将尾砂等废弃物回填采空区,其在提高资源回收率,保护环境,保障矿山开采安全中发挥越来越重要的作用,充填采矿方法应用也日益广泛。然而,随着矿山开采出矿品位的下降,为保证选矿指标,矿石的磨矿粒度逐渐下降造成选厂产出尾砂粒级越来越细,这给充填系统相关的浓缩,制备输送及充填体强度形成都带来了新的变化和要求。并且,这些超细尾矿砂及尾矿泥其中的矿物组分复杂,利用价值低且利用难度大,由于环保等要求,征占排土场对于矿山企业越发困难,同时在用尾矿库数量逐年减少。如何合理利用超细尾矿砂及尾矿泥是废物回收的一个难题。通过膏体技术对超细尾泥、高炉水淬渣、转炉钢渣及电厂脱硫副产物进行协同处置,实现固废资源化的利用,不仅有效地解决尾矿库安全、污染问题,并且添加少量适用于固废基胶凝材料的外加剂,在井下能够有效地提高充填体早期强度和接顶率,控制岩层移动。同时厂前回水实现水资源循环利用,从而降低水资源的浪费。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种早强型含超细尾泥的充填料,以提实现对超细尾泥的有效利用。
2、上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现:
3、一种早强型含超细尾泥的充填料,包括超细尾泥和凝胶材料;
4、超细尾泥与凝胶材料的重量比为3.5-5:1;
5、所述凝胶材料按重量份计包括:
6、高炉水淬渣45-55份;
7、转炉钢渣30~40份;
8、脱硫副产物5~15份;
9、外加剂1~3份;
10、所述外加剂按重量份计,硅酸三钙12-23份,硅酸钙24-28份,铝酸三钙11-27份,铁铝酸四钙3-12份,硅灰5-15份,七铝酸十二钙3-8份,甲基聚羧酸3-8份,乙酸乙烯酯3-12份,氯化钙3-10份。
11、可选的,所述外加剂按重量份计包括:硅酸三钙17份,硅酸钙26份,铝酸三钙19份,铁铝酸四钙8份,硅灰10份,七铝酸十二钙5份,甲基聚羧酸6份,乙酸乙烯酯7份,氯化钙7份。
12、可选的,所述胶凝材料按重量份计包括:包含转炉钢渣粉35份,高炉水淬渣粉50份,脱硫副产物12份,外加剂3份。
13、可选的,所述超细尾泥包括如下重量份的成分:sio2 28-39份,cao 3-22份,al2o32-17份,mgo 3-14份,fe2o3 2-20份,p2o5 0-3份。
14、可选的,所述转炉钢渣包括如下重量份的成分:sio2 3-20份,mgo1-6份,al2o3 1-5份,cao22-55份,fe2o3 12-26份,p2o5 0-2份,mno 0-2份。
15、可选的,所述高炉水淬渣包括如下重量份的成分:按重量份计,cao36-50份,sio225-40份,al2o3 8-18份,mgo 3-10份,so3 0-3份,fe2o3 0-1份。
16、可选的,所述脱硫副产物包括如下重量份的成分:按重量份计,cao 25-55份,sio21-12份,al2o3 1-7份,mgo 0-6份,so3 28-50份,cl 0-2份。
17、可选的,所述高炉水淬渣的比表面积为490m2/kg以上;
18、所述脱硫副产物的比表面积为390m2/kg以上;
19、所述转炉钢渣的比表面积为450m2/kg以上。
20、可选的,所述超细尾泥的粒径分布的d10为2.54~2.58μm、d50为15.8~19.8μm、d90为102~122μm
21、可选的,所述超细尾泥的粒径的小于20μm的颗粒含量含量占45wt%以上。
22、本发明所述的高炉水淬渣指28d活性指数不小于95%。
23、本发明所述的转炉钢渣主要成分为黑钙铁矿(ca2fe2o5)和硅酸二钙(c2s),活性组分含量较高,可充分激发高炉水淬渣活性。
24、本发明所述的超细尾泥指矿业生产中选厂产物尾砂,并不限定来源或类型。
25、本发明所述的脱硫副产物主要成分和天然石膏类似,为二水硫酸钙caso4·2h2o。
26、本发明所用的高炉水淬渣、转炉钢渣和脱硫副产物及超细尾泥可以市购,或者自制,只要满足化学组成要求即可。
27、本发明所述的超细尾泥、转炉钢渣、高炉高炉水淬渣、电厂脱硫副产物和外加剂的化学组成指将各种金属或矿物元素以氧化物计的含量,并非指其在超细尾泥、高炉水淬渣或脱硫副产物高炉水淬渣中以氧化物存在的化合物含量。另外,可以通过本领域现有的常规检测方法获得以上化学组成结果,例如典型的烧失后或未烧失的荧光检测方法。
28、发明技术方案,具有如下优点:
29、本发明的膏体型充填料利用超细尾泥作为骨料,高炉水淬渣等代替传统膏体剂水泥,利用转炉钢渣与脱硫副产物协利用并初步激发高炉水淬渣活性,外加剂强化激发效果,制备全固废胶凝材料充填料,使超细尾泥得到了最大限度的资源化利用,显著提供了超细尾泥作为骨料在全固废胶凝体系的较佳掺量,提高强度从而能够解决工业固废(超细尾泥、钢铁渣及煤电固废)减量化、无害化和资源化的难题,推进多固废协同利用和环境保护,结合膏体充填采矿技术提供充填料以解决采场接顶率不高及尾矿堆存,奠定工程应用基础。采用的原料具有良好的安全性。另外,以超细尾泥制备早强型的膏体充填料能够解决采场接顶率不高和采矿的难题。
30、与现有膏体充填料相比,本发明中骨料粒径小,料浆浓度高,充分提高了超细尾泥利用率,同时充填体早期强度(1天≥1mpa),合理解决了超细尾泥堆存和充填采矿的难题。与现有的含钢渣、高炉水淬渣的胶凝材料相比,本发明的胶凝材料组成简单,添加外加剂后早期强度增长明显,由高炉水淬渣、转炉钢渣和电厂脱硫副产物三种固废成分组成,极大的降低了原料成本。组成简化的同时由于协同作用的发挥仍能显示出良好的膏体性能和流变性能,包括抗压强度和流动度。采用胶砂比为1:3.5-1:5,根据gb17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》,将本发明的充填料制备充填试块,试块尺寸70mm×70mm×70mm,在温度为20℃,湿度99.5%以上进行养护,显示出良好的抗压强度。
1.一种早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,包括超细尾泥和凝胶材料;
2.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述外加剂按重量份计包括:硅酸三钙17份,硅酸钙26份,铝酸三钙19份,铁铝酸四钙8份,硅灰10份,七铝酸十二钙5份,甲基聚羧酸6份,乙酸乙烯酯7份,氯化钙7份。
3.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述胶凝材料按重量份计包括:包含转炉钢渣粉35份,高炉水淬渣粉50份,脱硫副产物12份,外加剂3份。
4.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述超细尾泥包括如下重量份的成分:sio2 28-39份,cao 3-22份,al2o3 2-17份,mgo 3-14份,fe2o3 2-20份,p2o5 0-3份。
5.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述转炉钢渣包括如下重量份的成分:sio2 3-20份,mgo1-6份,al2o3 1-5份,cao22-55份,fe2o312-26份,p2o50-2份,mno 0-2份。
6.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述高炉水淬渣包括如下重量份的成分:cao36-50份,sio2 25-40份,al2o3 8-18份,mgo 3-10份,so3 0-3份,fe2o3 0-1份。
7.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述脱硫副产物包括如下重量份的成分:cao 25-55份,sio2 1-12份,al2o3 1-7份,mgo 0-6份,so328-50份,cl0-2份。
8.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述高炉水淬渣的比表面积为490m2/kg以上;
9.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述超细尾泥的粒径分布的d10为2.54~2.58μm、d50为15.8~19.8μm、d90为102~122μm。
10.根据权利要求1所述的早强型含超细尾泥的充填料,其特征在于,所述超细尾泥的粒径的小于20μm的颗粒含量占45wt%以上。