[发明专利]尾砂胶结材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种早强型矿井尾砂回填用尾砂胶结材料及其制备和应用方法，该尾砂胶结材料特别适用于对回填作业面强度发展速度要求较高的矿山井下开采场合，属于矿冶和建筑材料技术领域。

背景技术

充填采矿方法是一种用于开采高品位有色金属、稀、贵金属及有火灾危险和开采技术条件复杂矿床的有效方法。我国目前采用的矿山采空区的处理主要有：采用矿山附近废矿石直接填埋；或采用选矿尾砂，干法或湿法回填；或采用各种粉状工业废渣干法或湿法回填；采用水泥作为胶结材料与尾砂或者粉状工业废渣联合制浆，泵送回填等。在尾砂胶结充填中，矿山应用最多的胶结材料是普通硅酸盐水泥。利用普通硅酸盐水泥作为胶结材料最主要的理由是材料容易获得，产品性能比较稳定，回填作业方便，基本能满足尾砂回填和开采作业的要求。但是，生产实践证明，利用硅酸盐水泥作为尾砂回填胶结材料，在固含量较低的自流输送尾砂回填作业场合表现出尾砂固化体早期强度发展速度缓慢，强度偏低的缺陷，影响开采施工进度，尤其是在矿山井下开采需要赶进度的时候，难以满足尾砂固化土早期强度增进率的要求。

中国专利文献200510044240.2介绍了一种井下充填专用胶结材料的制备方法，具有高水灰比特性，克服了普通硅酸盐水泥水灰比小的缺陷。但是，原料组分较多，生产使用过程复杂，而且成本昂贵，矿山企业难以承受，未见实际使用。因此，迫切需要开发一种早期强度增进率高，成本低廉的早强型尾砂胶结材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是既要克服普通硅酸盐水泥作为尾砂胶结材料时所表现出的低水固比和尾砂固化体低早期强度的性能缺陷，同时要克服现有专用胶结材料高成本的缺陷，提供一种早强型的矿井用尾砂胶结材料，本发明的另一目的还提供了上述材料的制备方法和用途。该尾砂胶结材料的特点就是早期强度发展较快，成本适中，对于回填速度要求较高的尾砂回填作业场合，这种新型胶结材的作业就较为明显。

本发明的技术方案为：一种尾砂胶结材料，其组分及各组分所占的质量百分含量分别为：硫铝酸盐水泥20％-60％；矿渣粉15％-55％；无水石膏5-15％；生石灰5-10％。

本发明还提供了上述尾砂胶结材料的方法，其具体步骤为：将硫铝酸盐水泥、矿渣粉、无水石膏和生石灰按比例配合混匀，得到尾砂胶结材料。包装储存备用或直接使用。

其中优选所述的生石灰和无水石膏经球磨机磨细至80μm方孔筛筛余(质量)为3-8％；优选硫铝酸盐水泥为质量符合JC 714-1996《快硬硫铝酸盐水泥标准》规定技术指标快硬硫铝酸盐水泥；矿渣粉为符合GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》规定技术指标的商品矿渣粉；石灰是质量符合JC/T 479-92《生石灰标准》规定技术指标的商品生石灰；石膏为天然无水石膏。

本发明还提供了上述的尾砂胶结材料在矿井尾砂回填中的应用，其特征在于：尾砂、尾砂胶结材料按尾砂胶结材料掺量占尾砂质量的5-20％比例混合，再加适量水，水的加入量控制为尾砂和尾砂胶结材料料浆质量固含量为65-75％，经搅拌机配合搅拌制成质地均匀的尾砂和尾砂胶结材料混合料浆，利用矿井落差通过管道输送至井下采空区浇铸。

在尾砂浆体固含量(质量百分数)为65-75％的条件下，将本发明提出的早强型尾砂胶结材料以(占尾砂质量百分数)5-20％的掺量，与铅锌尾砂搅拌混匀，空气中养护1天之后尾砂固化体的强度就可以达到1.0-2.0MPa，尾砂固化体的后期强度能够持续增长，具有良好的长期力学耐久性。

其中，硫铝酸盐水泥在早期与水发生化学反应，生成大量钙矾石和水化硅酸钙等水化产物，在自身发生硬化的同时胶结尾砂粒子，有效地保证了尾砂固化体高的早期强度；矿渣粉与石膏和石灰之间发生化学反应，进一步形成水化硅酸钙和水化铝酸钙，保证了尾砂固化体后期强度的持续增长。硫铝酸盐水泥和矿渣粉、石膏、石灰之间存在一个适宜的配合比范围。

有益效果：

采用本发明的胶结材料用于矿山尾砂回填的优点在于：

1)由于使用了硫铝酸盐水泥，使尾砂固化体的早期强度得到了大幅度提高；

2)由于配比中采用了矿渣粉和石灰、石膏，借助于它们之间的后期反应，有效地保证了尾砂固化体的中后期强度的持续增长；

3)由于尾砂固化体早期强度的提高，加快了开采面的作业进度，有利于提高生产效率；或者在相同的强度水平下可以减少胶结材料的使用量，从而提高了尾砂的回填利用率，有利于节省地表尾矿库的建设投资，避免环境污染。

具体实施方式