一种高强快凝尾砂胶结料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强度高、凝结快的高强快凝尾砂胶结料，该高强快凝尾砂胶结料的原料组成为：50%-80%高炉矿渣，5%-10%改性石膏，10%-15%工业废石膏，5%-10%硅酸盐水泥熟料粉，10%-15%石灰石，5%-10%复合型外加剂。采用高炉矿渣生产胶凝材料，降低了企业的生产成本，同时保护了环境，节约了矿产资源，能产生显著的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高强快凝尾砂胶结料及其制备方法
本专利技术属于矿业
，具体涉及一种充填采矿中使用的高强度、快速凝结的高强快凝尾砂胶结料及其制备方法。
技术介绍
充填法采矿已成为控制地质灾害、实现无废开采的重要途径，但是充填成本高是影响充填法采矿应用实施的重要因素之一，因此，急需解决充填料成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是充填法采矿所使用的充填料成本高的问题，提供了一种成本低、强度高、凝结速度快的高强快凝尾砂胶结料。专利技术人提供了以下技术方案已解决上述问题。一种高强快凝尾砂胶结料，以重量百分比计，原料组成为：50%-80%高炉矿渣，5%-10%改性石膏，10%-15%工业废石膏，5%-10%硅酸盐水泥熟料粉，10%-15%石灰石，5%-10%复合型外加剂。上述高强快凝尾砂胶结料，以重量百分比计，原料组成为：60%高炉矿渣，8%改性石膏，12%工业废石膏，8%硅酸盐水泥熟料粉，13%石灰石，7%复合型外加剂。上述高强快凝尾砂胶结料，所述高炉矿渣为细矿渣粉，比表面积为450-550㎡/kg。上述高强快凝尾砂胶结料，所述改性石膏的制备方法为：将硬石膏与掺入量为硬石膏重量1%的五氧化二钒混合均匀，加热至800℃，控温，煅烧三小时，停止加热，保温两小时。上述高强快凝尾砂胶结料，所述改性石膏的制备方法为：将硬石膏与掺入量为硬石膏重量1%的五氧化二钒混合均匀，加热至400℃，控温，煅烧三小时，停止加热，保温一小时。上述高强快凝尾砂胶结料，所述石灰石为石灰石细磨成粉，过200目筛，筛余百分数小于10。上述高强快凝尾砂胶结料，所述复合型外加剂为铝酸钙、铝酸二钙、水溶性树脂磺酸盐、多环芳香族盐、木质素磺酸盐的混合物。专利技术人还提供了上述高强快凝尾砂胶结料的制备方法，包括以下操作步骤：将高炉矿渣、工业废石膏、石灰石充分烘干，分别细磨成粉，然后将改性石膏、硅酸盐水泥细磨成粉，称取各组分，混合均匀即可。高炉矿渣是高炉炼铁生产过程中排放的工业废渣，是以硅酸钙为主要矿物的熔融物，经水淬冷凝为颗粒状物。其化学成分主要为二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰、氧化铁。此外，某些矿渣中还含有微量的氧化钛、氧化钒、氧化钠、氧化钡、氧化磷、三氧化二铬等。高炉矿渣中氧化钙、二氧化硅、氧化铝的量占90％以上，与水泥一样，有潜在的水化活性，而活性的大小与化学成分及水淬产生的玻璃体含量有关，但其必须在某些化学试剂的激发下才呈现活性。本专利技术采用复合型外加剂来激发高炉矿渣的活性，效果良好。改性石膏的制备过程中，800℃煅烧的方法使石膏内的晶系由六方转变为正交晶系，这种转变为重建型转变，转变时化学键破坏，需要的能量大，因此煅烧完保温时间要长一些，需要2-3小时；400℃煅烧的方法使石膏内的晶系由三方转变为六方晶系，即为高低对称型转变，这种转变为位移性转变，转变时化学键不被破坏，只是键角发生变化，需要的能量小晶型转变迅速，因此煅烧完保温时间不需要太长，一个小时即可。本专利技术采用高炉矿渣生产胶凝材料，降低了企业的生产成本，同时保护了环境，节约了矿产资源，能产生显著的经济效益和社会效益。本专利技术所述高强快凝尾砂胶结料各项性能指标均能满足井下采矿需要，尤其适用于铁矿井下充填。与其他尾砂胶固剂相比具有充填体强度较高，尤其是早期强度高，后期强度稳定发展，且水稳定性好的特点，尤其是能就地取材，大量有效的利用地方性材料，可使工程造价下降20-30%，在充填体强度要求相同的条件下，本专利技术所述高强快凝尾砂胶结料使用量只需普通水泥的一半或更少，可使充填胶结剂成本下降7%以上，经济效益可观。本专利技术所述高强快凝尾砂胶结料还有以下突出特点，可固化一般土体，包括砂型土，满足使用全尾砂充填要求能达到采矿工艺所需强度，矿山全面使用全尾砂充填，铁矿石回采率达90%以上，采区岩层得到有效支撑，给回采工作带来了巨大安全保障。具体实施方式实施例1将硬石膏100kg与1kg的五氧化二钒混合均匀，加热至800℃，控温，煅烧三小时，停止加热，保温两小时，得到改性石膏。将高炉矿渣、改性石膏、工业废石膏、石灰石在烘干车间进行充分烘干，然后将烘干后的各原材料经皮带机输送到粉磨车间，用球磨机进行粉磨，高炉矿渣过80目筛，改性石膏、工业废石膏过200筛，石灰石过100目筛，分别存入原料仓中备用。称取高炉矿渣粉500kg、改性石膏粉50kg、工业废石膏粉100kg、石灰石粉100kg经输送带到输送到混合机，与原料车间输送来的50kg复合型外加剂、50kg硅酸盐水泥熟料粉进行充分混合，即得高强快凝尾砂胶结料成品。复合型外加剂为铝酸钙、铝酸二钙、水溶性树脂磺酸盐、多环芳香族盐、木质素磺酸盐1:1:1:1:1（重量比）的混合物。实施例2将硬石膏100kg与1kg的五氧化二钒混合均匀，加热至400℃，控温，煅烧三小时，停止加热，保温一小时，得到改性石膏。称取高炉矿渣800kg、改性石膏100kg、工业废石膏150kg、石灰石150kg，在烘干车间进行充分烘干，将烘干后的物料输送至球磨机，同时将100kg复合型外加剂、100kg硅酸盐水泥熟料粉输送至球磨机，用球磨机进行粉磨与混合，粉磨完成的物料即为高强快凝尾砂胶结料的成品。复合型外加剂为铝酸钙、铝酸二钙、水溶性树脂磺酸盐、多环芳香族盐、木质素磺酸盐1:2:3:2:1（重量比）的混合物。实施例3将硬石膏100kg与1kg的五氧化二钒混合均匀，加热至800℃，控温，煅烧三小时，停止加热，保温三小时，得到改性石膏。将高炉矿渣、改性石膏、工业废石膏、石灰石在烘干车间进行充分烘干，然后将烘干后的各原材料经皮带机输送到粉磨车间，用球磨机进行粉磨，高炉矿渣过80目筛，改性石膏、工业废石膏过200筛，石灰石过100目筛，分别存入原料仓中备用。称取高炉矿渣粉600kg、改性石膏粉80kg、工业废石膏粉120kg、石灰石粉130kg经输送带到输送到混合机，与原料车间输送来的70kg复合型外加剂、80kg硅酸盐水泥熟料粉进行充分混合，即得高强快凝尾砂胶结料成品。复合型外加剂为铝酸钙、铝酸二钙、水溶性树脂磺酸盐、多环芳香族盐、木质素磺酸盐2:1:1:3:1（重量比）的混合物。经检测，依照实施例1-3所述方法制备得到的高强快凝尾砂胶结料各项性能指标均能满足井下采矿需要。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强快凝尾砂胶结料，其特征在于，以重量百分比计，原料组成为：50%‑80%高炉矿渣，5%‑10%改性石膏，10%‑15%工业废石膏，5%‑10%硅酸盐水泥熟料粉，10%‑15%石灰石，5%‑10%复合型外加剂。

【技术特征摘要】
1.一种高强快凝尾砂胶结料，其特征在于，以重量百分比计，原料组成为：50%-80%高炉矿渣，5%-10%改性石膏，10%-15%工业废石膏，5%-10%硅酸盐水泥熟料粉，10%-15%石灰石，5%-10%复合型外加剂；所述高炉矿渣为细矿渣粉，比表面积为450-550㎡/kg；所述复合型外加剂为铝酸钙、铝酸二钙、水溶性树脂磺酸盐、多环芳香族盐、木质素磺酸盐的混合物；所述改性石膏的制备方法为：将硬石膏与掺入量为硬石膏重量1%的五氧化二钒混合均匀，加热至800℃，控温，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建功，赵庆彪，高会春，周兴国，王英，秦大健，曾瑞萍，王学伟，郝永超，
申请(专利权)人：河北充填采矿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13