【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及充填材料制备，特别涉及一种制备掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体的方法。
技术介绍
1、随着我国矿产资源需求量的急剧上升，金属矿山的开采量急剧上升。在开采过程中会产生大量尾砂，引发尾砂堆积，容易引发安全事故。矿石经冶炼提炼后，也会产生锂渣。尾砂和锂渣均是固体废物，处理不当会破坏环境，污染水源和土壤。胶结尾砂充填是目前处理尾砂常用的环保技术能够充分利用尾砂进行回填工作，并提高矿山开采的安全性。胶结尾砂回填材料通常是由水泥、尾砂和水搅拌而成。然而，胶结尾砂充填体存在强度低，脆性大等缺点，存在安全隐患。许多研究通过在胶结尾砂回填中添加纤维、稻草和橡胶以提高充填材料的抗压强度和塑性。
2、相比于尾砂，传统方法下锂渣的处理和处置成本更高，且存在技术难题，包括处理过程中的高温、高压等要求，以及处理后的固体废弃物处置问题。锂渣颗粒的活性要比尾砂颗粒的活性要高，与胶凝材料反应得到的充填体强度更高。该方法使用粉煤灰替代部分水泥，节约了水泥成本，用部分锂渣替换尾砂，提高尾砂和锂渣的利用率。由于纤维的掺入会降低料浆的流动性，纤维的含量不能过高，基于此加入适量的矿渣粉和脱硫石膏粉提高料浆的流动性，并进一步提高充填体的强度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种制备高强度高韧性掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体的方法，一方面在充分利用尾砂和锂渣(即锂长石提锂后的废渣)的同时，另一方面又通过添加粉煤灰替代部分水泥节约成本，锂渣是锂长石提锂后的废渣。矿渣粉、脱硫石
2、具体而言，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种制备掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体的方法，包括：
4、步骤s1、将粉煤灰、锂长石尾砂、锂渣、矿渣粉分别进行球磨并干燥；
5、步骤s2、控制胶凝材料(普通硅酸盐水泥和粉煤灰)与填充骨料(锂长石尾砂和锂渣)质量比为1：6，并按份数将胶凝材料、填充骨料、聚丙烯纤维和玻璃纤维、矿渣粉、脱硫石膏，先干搅拌一段时间，然后再加入水搅拌一段时间，直至聚丙烯纤维和玻璃纤维充分分散，得到料浆；
6、步骤s3、将料浆倒入模具中并进行养护，即得到掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体。
7、控制原料份数比为：聚丙烯纤维：玻璃纤维：水泥：粉煤灰：锂长石尾砂：锂渣：矿渣粉：脱硫石膏：水＝1-3：1-3：57.1：38.1：95.2-476.2：95.2-476.2：95.2：19：420.5。份数比为质量份数。
8、料浆浓度为65％。
9、可选的，步骤s1中，球磨机转速为150r/min-250r/min。球磨4-8h，烘干温度为100℃-110℃，烘干时间不少于24h。
10、可选的，步骤s2中，聚丙烯纤维和玻璃纤维长度均为3mm-12mm且两者长度应保持一致，普通硅酸盐水泥强度为42.5。
11、可选的，步骤s3中，模具为直径50mm、高度为100mm的可拆卸塑料模具，养护箱温度为20±1℃，养护湿度为95％±5％，养护时间为28d。
12、可选的，聚丙烯纤维和玻璃纤维的总含量为胶凝材料和填充骨料含量之和的0.60％，聚丙烯纤维和玻璃纤维的质量比为1-3：1-3，例如可选为1：3、1：1和3：1；原料最优配比为聚丙烯纤维和玻璃纤维之比为3：1，即聚丙烯纤维含量0.45％，玻璃纤维含量0.15％，粉煤灰与水泥质量比为1：2，锂渣与锂长石尾砂质量比为1：2，矿渣粉质量为填充骨料的六分之一，脱硫石膏质量为胶凝材料的20％。
13、可选的，普通硅酸盐水泥、粉煤灰、脱硫石膏粉、锂长石尾砂、锂渣和矿渣粉的不均匀系数cu和曲率系数cc分别满足cu＞5和1＜cc＜3；普通硅酸盐水泥强度等级为42.5；锂渣有害氧化物符合要求。
14、可选的，掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体在空间充填中的应用。
15、本专利技术所用锂长石尾砂和锂渣来自江西宜春的某个矿山，所用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、脱硫石膏粉、聚丙烯纤维和玻璃纤维从商家处购买所得。
16、通过单轴压缩实验获得充填体试样的最大抗压强度和应力-应变曲线，并将应力应变曲线转化为荷载-挠度曲线，根据荷载-挠度峰值荷载后曲线面积量化充填体韧性。
17、高强度高韧性掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体制备：胶凝材料与填充骨料质量比恒为1：6，普通硅酸盐水泥与粉煤灰质量比为2：1，锂长石尾砂与锂渣质量比分别为1：5、1：2、1：1、2：1、5：1，矿渣粉质量为填充骨料的六分之一，脱硫石膏粉为胶凝材料质量的20％，混合纤维强胶结锂长石尾砂-锂渣充填体中，聚丙烯纤维和玻璃纤维含量分别为胶凝材料和填充骨料含量之和的0.15％和0.45％、0.3％和0.3％、0.45％和0.15％，纤维长度为3mm～12mm。先将胶凝材料、填充骨料和纤维在水泥砂浆搅拌器中干拌3～5min，随后加入水再搅拌3～5min，直至纤维完全分散。随后将料浆浇筑至圆柱体模具中，模具尺寸为直径50mm×高度100mm。
18、充填体的单轴压缩实验：养护时间为28天，养护完成后先对试样表面打磨平整以满足平整度要求，随后对所用充填体试样进行单轴压缩实验。采用mts万能实验机的应力应变模式，加载速率为0.5mm/min，记录整个过程的最大抗压强度和应力-应变曲线，并将应力应变曲线转化为荷载-挠度曲线，根据荷载-挠度曲线面积量化充填体韧性。对比不同掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体与空白对照组的抗压强度和韧性。每种充填体制备3个，抗压强度和其韧性取其平均值。
19、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
20、本专利技术提供的制备高强度高韧性掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体的方法中，用粉煤灰替代部分水泥，使得充填体结构更急密实，耐久性更好，同时节约了水泥成本；添加的脱硫石膏和矿渣粉能够提高添加混合纤维后的料浆的流动性，提高了充填体的可加工和可输送性；锂渣颗粒的活性更高，更有利于水泥的水化反应，使用适量的锂渣替代部分尾砂能够提高充填体的强度；不同纤维的性质不同，聚丙烯纤维在强度方面的贡献不如玻璃纤维，但对韧性的提升要明显大于玻璃纤维，添加不同含量的混合纤维增强充填体的抗压强度和韧性，使其脆性向塑性转变。
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1.一种制备掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，球磨机转速为150r/min-250r/min，球磨4-8h，烘干温度为100C-110℃，烘干时间不少于24h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，聚丙烯纤维和玻璃纤维长度均为3mm-12mm且两者长度应保持一致，普通硅酸盐水泥强度为42.5，干拌时间与加水搅拌时间均为3-5min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，模具为直径为50mm、高度为100mm的可拆卸塑料模具，养护箱养护温度为20±1℃，养护湿度95±5％，养护时间为28d。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，聚丙烯纤维和玻璃纤维的总含量为胶凝材料和填充骨料含量之和的0.60％，聚丙烯纤维和玻璃纤维的质量比为1-3∶1-3；最优配比为聚丙烯纤维和玻璃纤维为3∶1，粉煤灰与水泥质量比为1∶2，锂渣与锂长石尾砂质量比为1：2，矿渣粉质量为填充骨料的六分之一，脱硫石膏质量为胶凝材料的20％。p>
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，普通硅酸盐水泥、粉煤灰、脱硫石膏粉、锂长石尾砂、锂渣和矿渣粉的不均匀系数Cu和曲率系数Cc分别满足Cu＞5和1＜Cc＜3；锂渣有害氧化物符合要求。
7.权利要求1-6任一项所述方法制备的掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体在空间充填中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种制备掺锂渣的混合纤维增强胶结锂长石尾砂充填体的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，球磨机转速为150r/min-250r/min，球磨4-8h，烘干温度为100c-110℃，烘干时间不少于24h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，聚丙烯纤维和玻璃纤维长度均为3mm-12mm且两者长度应保持一致，普通硅酸盐水泥强度为42.5，干拌时间与加水搅拌时间均为3-5min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，模具为直径为50mm、高度为100mm的可拆卸塑料模具，养护箱养护温度为20±1℃，养护湿度95±5％，养护时间为28d...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱道佩，黄南辉，李嘉峰，张昊琳，
申请(专利权)人：宜春江理锂电新能源产业研究院，
类型：发明
国别省市：
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