[发明专利]一种大掺量粉煤灰制备矿用早强充填胶凝材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种充填胶凝材料，具体涉及一种大掺量粉煤灰制备的下向分层胶结充填法采矿用胶凝材料。

背景技术

粉煤灰是发电厂和热电厂锅炉燃烧烟煤所产生的粉状废渣，分为脱硫粉煤灰和未脱硫粉煤灰两种。脱硫粉煤灰是脱硫产物和粉煤灰的混合物。与未脱硫粉煤灰相比，脱硫灰渣的化学组成中硫和钙元素含量比粉煤灰高得多，且这两种元素的矿物形式比较复杂。在炉内喷钙的干法脱硫工艺中，脱硫粉煤灰的含硫物相既有CaSO₄也有CaSO₃；另外还有一部分未完全反应的游离CaO。而在喷雾干燥的半干法低温脱硫工艺中，脱硫产物中的含硫物相则以CaSO₃为主，CaSO₄含量很少；未完全反应的钙元素一般以Ca(OH)₂的形式存在；并且由于烟气中存在大量CO₂，脱硫同时产生CaCO₃。

脱硫粉煤灰的成分特性大大限制了其在粉煤灰传统领域的利用。首先，作水泥混合材料或混凝土掺和料原本是粉煤灰利用量最大的途径之一，然而，过高的硫含量使脱硫粉煤灰不能再像未脱硫粉煤灰一样直接作为水泥混合材使用，或者掺加量只能相当少。因为在普通水泥的国家标准中规定，水泥中SO₃的含量不能超过3.5%。其次，固化于亚硫酸钙中的硫如果利用得不合理，还有可能使SO₂释放出来，造成二次污染，使脱硫工艺前功尽弃。例如用脱硫粉煤灰在高温下生产砖瓦材料就会造成这种现象。再有，脱硫粉煤灰中的游离氧化钙含量高，则会在长期水化过程中不断生成Ca(OH)₂，体积不断膨胀，进而在使用中造成安定性不良问题，因此这也是脱硫粉煤灰在建材领域利用存在的最大问题。

目前，用于下向分层胶结充填法采矿的胶凝材料时，粉煤灰掺量通常不超过10%。目前提高粉煤灰在胶凝材料中的掺量的主要途径是将粉煤灰与水泥一起研磨，通过研磨破坏覆盖在粉煤灰细颗粒上的一层熔融烟灰的薄膜，从而提高粉煤灰的活性。但研磨工序必然会增加胶凝材料制备成本。

发明内容

本发明针对棒磨砂充填料，发明一种大掺量粉煤灰的充填胶凝材料，可用于下向分层胶结充填法采矿，其中粉煤灰无需研磨。使用本发明提供的充填胶凝材料与棒磨砂充填料和自来水制备的充填料浆，不仅使胶凝材料中粉煤灰的掺加量接近40%，而且棒磨砂胶结充填体早期强度高，能够满足下向分层胶结充填法采矿对早期强度的要求。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种大掺量粉煤灰充填胶凝材料，其特征在于，该胶凝材料的成分以质量百分比计包括：4%—6%高钙石灰，17%—18%脱硫粉煤灰，19%—20%未脱硫粉煤灰，3%—5%早强剂，51%—57%矿渣微粉。

根据上述的充填胶凝材料，其特征在于，所述高钙石灰中CaO的质量百分比含量77%~80%，高钙石灰研磨的粉状粒度分布为d₁₀＝4μm—5μm、d₅₀＝8μm—13μm、d₉₀＝22μm—42μm，d_av＝11μm—24μm，比表面积为5720cm²/cm³—8378cm²/cm³。

根据上述的充填胶凝材料，其特征在于，所述脱硫粉煤灰的成分以质量百分比计为：26%—30%SiO₂，16%—18% Al₂O₃，3%—4% Fe₂O₃，28%—30% CaO，1%—2% MgO，1%—2%SO₃，5%—7%SO₂，烧失量为7%—20%。

    根据上述的充填胶凝材料，其特征在于，所述未脱硫粉煤灰的成分以质量百分比计为：45%—48%SiO₂，25%—28% Al₂O₃，0%—1% Fe₂O₃，8%—10% CaO，1%—2% MgO，烧失量为11%—21%。