[发明专利]一种离子型稀土防渗注浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种离子型稀土防渗注浆材料及其制备方法，该材料所含组分和重量份数配比为：细粒黏土矿物50‑60份，水泥15‑25份，水35‑50份，激发剂3‑5份，复合添加剂2‑3份；其中复合添加剂为缓凝剂0.1‑2份，减水剂0.1‑2份。该材料的制备方法为：以离子型稀土矿山的基建土渣和废弃尾矿为原料制备细粒黏土矿物矿浆，在矿浆中逐步添加水泥、复合外加剂、减水剂和激发剂，搅拌后即可获得流动性好、稳定性高、成本低廉的注浆材料。该防渗注浆材料具有稳定性好、存放时间长、凝结时间和抗压强度可调节等优点，可作为离子型稀土矿山基岩底板裂隙防渗注浆工程的优选材料推广应用。

技术领域

本发明属于离子型稀土原地开采技术领域，具体涉及一种离子型稀土防渗注浆材料及其制备方法。

背景技术

离子型稀土矿又名风化壳淋积型稀土矿，是富含稀土元素的花岗岩经长期外力地质作用下溶解、迁移，在合适环境条件下吸附沉积在前地表花岗岩风化壳中的高岭土、蒙脱石、伊利石等黏土矿物中形成矿体。长期的离子型稀土矿开采实践经验表明，原地浸出工艺既不剥离表层覆土，也不开挖矿体，是最为高效经济的开采方式。

但是，在离子型稀土矿原地浸出工艺的广泛应用过程中，大量生产企业为追求经济效益，忽视了对矿山基岩底板的发育程度和完整性勘探，仅在全风化壳和半风化壳之间构造简易积液管道/巷道（防渗系数极低的假底板），开采过程中造成大量浸出液渗漏，浪费宝贵的稀土资源的同时还对矿区周边土壤和水体造成严重污染。因此，有必要在对矿区基岩底板的完整性、渗透性以及地下水文条件的详细勘察基础上，进行基岩底板的构造断裂带与卸荷裂隙区域的人工修补，进而提取稀土资源，支撑社会经济发展。

注浆法是将某些能固化的浆液注入松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带以改善其物理力学性质的方法。浆液凝结固化后起到胶结、堵塞作用，达到稳固地层和堵漏防渗之目的。常用的注浆材料有水泥浆液、化学浆液和混合浆液，在离子稀土矿区的防渗堵漏过程中使用上述单一材料存在材料用量大、成本高以及浆液稳定性差等缺点。有鉴于稀土矿区含有大量的黏土矿物，若能作为注浆材料则可减小水泥、化学等注浆材料用量，具有显著的经济优势。

发明内容

本发明的目的是利用离子型稀土矿区大量黏土矿物，为基岩底板裂隙的注浆防渗提供一种离子型稀土防渗注浆材料及其制备方法，该材料流动性好、稳定性高、成本低廉，能有效用于现在的离子型稀土矿原地浸出工艺。

为解决上述利用黏土矿物制备注浆材料问题，本发明的技术方案如下：

一种离子型稀土防渗注浆材料，其组分和配比为：细粒黏土矿物50-60份，水泥15-25份，水35-50份，激发剂3-5份，复合添加剂2-3份；其中复合添加剂为缓凝剂0.1-2份，减水剂0.1-2份。

上述注浆材料组分中，细粒黏土矿物主要为高岭土、蒙脱石和伊利石的任意比例混合物，包括可以是单一的高岭土，或单一的蒙脱石，或单一的伊利石，具体是由离子型稀土矿区的基建土渣或废弃尾矿中提取；水泥可采用硅酸盐水泥，也可采用铝酸盐或硫铝酸盐水泥；缓凝剂可采用三聚磷酸钠，也可采用羟基羧酸盐；减水剂可采用萘磺酸盐减水剂，也可采用脂肪酸系或聚羧酸盐系高效减水剂；激发剂为模数在1.0-2.5的水玻璃。

制备上述离子型稀土防渗注浆材料的制备方法如下：

步骤一，基建土渣或废弃尾矿在水力冲击和震动筛分作用下分离出石块和粗粒杂物；在筛下泥浆中加入分散剂进行搅拌调浆，并分离出草木渣，此处加入的分散剂为六偏磷酸钠；将泥浆进行多级旋流分级，分离成细粒黏土矿物和粗粒石英、长石等；

分离出的细粒黏土矿物制成固体浓度的黏土矿物浆液备用，溢流水作为冲洗水回用；分离出的粗粒石英、长石等经固液分离后作为厂区基建用砂料，液体作为冲洗水回用；

步骤二，将缓凝剂和减水剂按上述比例（缓凝剂0.1-2份，减水剂0.1-2份）混匀后制成复合添加剂备用；