本发明专利技术提供一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，主要由铁矿全尾砂、水泥、水按照57‑63：10‑15：27‑29的重量比制备而成。本发明专利技术提供的多功能铁矿全尾砂新型充填材料配方简单、成本低廉、施工方便，凝固速度较快，抗压强度和和易性均较好，可以用于矿区采空区的充填，也可以用于填补矿井内的渗水裂缝。
A new filling material of multifunctional iron tailings
The invention provides a multifunctional iron ore tailings of new filling material, mainly composed of iron ore tailings, cement and water according to the 57 63:10 15:27 29 weight ratio prepared. The formulation of new filling material of multifunctional iron ore tailings provided by the invention is simple, low cost, convenient construction, high solidification rate, compressive strength and workability are good, can be used for filling mine goaf, can also be used to fill cracks seepage in coal mines.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿山采空区充填
，尤其涉及一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料。
技术介绍
近年来，我国采矿工业得到了快速发展。采矿工业在为国民经建设提供原材料的同时也造成了一系列影响自然生态环境和人们社会经济生活的负面问题，如大量土地受到破坏、大量固体废料堆积占用地表土地并且持续释放污染物、井下存在大量采空区影响周边地质稳定等问题，这些问题已成为目前亟待解决的重大环境安全问题。尾砂充填技术是将选矿后生成的大量尾砂经过加工处理重新充填到井下采空区的一种技术，是对尾砂进行无害化和环保化处理，具有同时解决地表固体废弃物堆放和填充地下采空区的优点，也是目前解决井下采空区问题的主要方法。其中高浓度尾砂填充技术可以减少胶凝剂的用量，降低充填成本；同时可以减少采场的脱水量，增大充填料浆的有效利用率，提高实际充填能力，同时减少了井下环境污染，现有技术也公开了一些高浓度尾砂填充技术，如CN103043981A公开了一种矿山全尾砂复合超细水泥胶结充填材料，但该材料的抗压强度性能仍然不够理想，还存在制浆困难、制浆参数难以控制、流动性差等因素导致的施工难度增大或施工结果不理想的问题。矿区地下开采过程中往往会遇到渗水裂隙，渗水裂缝既容易给矿井安全生产造成重大隐患，容易发生突水突泥等安全事故，也容易对生态环境造成不可逆的损伤，因此需要及时进行充填，但现有的渗水裂缝充填剂存在强度低、流动性不够理想、凝固速度慢等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，主要由如下重量份数的各组分制备而成：铁矿全尾砂57-63水泥10-15水27-29。本专利技术提供的多功能铁矿全尾砂新型充填材料既具有较好的抗压强度，保障采空区充填后的安全；又具有很好的和易性，便于施工操作。优选的，所述水泥为普通标号425#硅酸盐水泥。进一步的，所述材料主要由如下重量份数的各组分制备而成：铁矿全尾砂62水泥11水27。铁矿全尾砂、水泥、水按照62:11:27的比例配制的材料性能更佳。进一步的，制备所述材料还包括如下重量份数的各组分：聚乙烯醇1-3二甲基甲酰胺0.5-0.8。在材料中加入聚乙烯醇和二甲基甲酰胺可以有效提高材料的抗压强度。优选的，所述聚乙烯醇的分子量为1-1.5×105。进一步的，制备所述材料还包括如下重量份数的各组分：丙烯酸-马来酸酐共聚物0.8-2.5硫酸钠0.2-0.6。在材料中加入丙烯酸-马来酸酐共聚物和硫酸钠可以有效提高材料凝固速度，从而提高材料的早期强度。进一步的，所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的分子量为1-3×105。在材料中添加的丙烯酸-马来酸酐共聚物的分子量为1-3×105时，提高材料的凝固速度和早期强度的效果更好。进一步的，所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的制备方法包括：S1.将丙烯酸、等量的去离子水和引发剂混合均匀制成混合液；S2.将马来酸酐和两倍质量的去离子水加入反应器中搅拌，缓慢升温至73-80℃时开始缓慢滴加混合液，滴加完毕后恒温5-8h，冷却、出料、干燥后即可获得丙烯酸-马来酸酐共聚物。进一步的，所述马来酸酐和丙烯酸的摩尔比为1:2-2.2。进一步的，所述引发剂的用量为丙烯酸和马来酸酐的总摩尔量的1-1.3％。优选的，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种。进一步的，所述材料的制备方法包括：将丙烯酸-马来酸酐共聚物、硫酸钠与水加入搅拌机中混合，搅拌机搅拌速度为40-50r/min；将铁矿全尾砂和水泥混合均匀后逐量加入搅拌机中；待铁矿全尾砂和水泥加完后继续搅拌10-20min后即可获得材料。进一步的，制备所述材料还包括如下重量份数的各组分：酒石酸钾钠0.4-0.6海藻酸钾0.2-0.5。在材料中加入酒石酸钾钠和海藻酸钾与丙烯酸-马来酸酐共聚物和硫酸钠配合使用，可以进一步提高材料的凝固速度和早期强度。本专利技术提供的多功能铁矿全尾砂新型充填材料配方简单、成本低廉、施工方便，凝固速度较快，抗压强度和和易性均较好，可以用于矿区采空区的充填，也可以用于填补矿井内的渗水裂缝。具体实施方式实施例1一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，主要由如下重量的各组分制备而成：铁矿全尾砂57g水泥10g水27g。实施例2一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，主要由如下重量的各组分制备而成：铁矿全尾砂63g水泥15g水29g。实施例3一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，主要由如下重量的各组分制备而成：铁矿全尾砂62g水泥11g水27g。实施例4一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例1不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：聚乙烯醇1g二甲基甲酰胺0.5g。实施例5一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例2不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：聚乙烯醇3g二甲基甲酰胺0.8g。实施例6一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：聚乙烯醇2g二甲基甲酰胺0.6g。实施例7一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例4不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：丙烯酸-马来酸酐共聚物0.8g硫酸钠0.2g；所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的制备方法包括：S1.称量马来酸酐、丙烯酸和过硫酸钠，其中所述马来酸酐和丙烯酸的摩尔比为1:2，所述过硫酸钠的用量为丙烯酸和马来酸酐的总摩尔量的1.1％；S2.将丙烯酸、等量的去离子水和过硫酸钠混合均匀制成混合液；S2.将马来酸酐和两倍质量的去离子水加入反应器中搅拌，缓慢升温至75℃时开始缓慢滴加混合液，滴加完毕后恒温6h，冷却、出料、干燥后即可获得丙烯酸-马来酸酐共聚物；所述材料的制备方法包括：将丙烯酸-马来酸酐共聚物、硫酸钠与水加入搅拌机中混合，搅拌机搅拌速度为40r/min；将铁矿全尾砂和水泥混合均匀后逐量加入搅拌机中；铁矿全尾砂和水泥加完后继续搅拌15min后即可获得材料。实施例8一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：丙烯酸-马来酸酐共聚物2g硫酸钠0.5g；所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的分子量为5×105。实施例9一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：丙烯酸-马来酸酐共聚物2g硫酸钠0.5g；所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的分子量为2×105。实施例10一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例7不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：酒石酸钾钠0.4g海藻酸钾0.2g。实施例11一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例9不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：酒石酸钾钠0.5g海藻酸钾0.3g。对照例1一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括2g的聚乙烯醇。对照例2一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：聚醋酸乙烯酯2g二甲基甲酰胺0.6g。对照例3一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括2g的丙烯酸-马来酸酐共聚物，所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的分子量为2×105。对照例4一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，与实施例3不同的是：制备所述材料还包括如下重量的各组分：聚丙烯酸2g硫酸钠0.5g本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，其特征在于，所述材料主要由如下重量份数的各组分制备而成：铁矿全尾砂 57‑63水泥 10‑15水 27‑29。
【技术特征摘要】
1.一种多功能铁矿全尾砂新型充填材料，其特征在于，所述材料主要由如下重量份数的各组分制备而成：铁矿全尾砂57-63水泥10-15水27-29。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料主要由如下重量份数的各组分制备而成：铁矿全尾砂62水泥11水27。3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，制备所述材料还包括如下重量份数的各组分：聚乙烯醇1-3二甲基甲酰胺0.5-0.8。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，制备所述材料还包括如下重量份数的各组分：丙烯酸-马来酸酐共聚物0.8-2.5硫酸钠0.2-0.6。5.根据权利要求4所述的材料，其特征在于，所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的分子量为1-3×105。6.根据权利要求4所述的材料，其特征在于，所述丙烯酸-马来酸酐共聚物的制备方法包括：S1.将丙烯酸、等量的去离子水和引发剂混合均匀制成混合液；S...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑，滕永波，
申请(专利权)人：陈剑，
类型：发明
国别省市：北京;11
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