[发明专利]一种低成本的固废基胶凝材料

说明书

本发明公开了一种低成本的固废基胶凝材料，包括以下重量份的组分：矿渣，75‑85份；钢渣，8‑12份；脱硫石膏，2‑4份；石灰，4‑6份；激发剂，1‑3份。本发明针对铜尾矿含硫量高的特点，对胶凝材料的材料设计上进行了优化组合，开发出一种适合高硫铜尾砂胶结充填的胶凝材料，该材料可以减少硫化物转化成硫酸盐的量，控制过多的AFt的产生，同时充分考虑了材料后期的持续水化作用，使得充填体的后期强度持续增长。有效解决高硫超细尾矿采用普通硅酸盐水泥胶结充填存在的强度低、成本高、水化热高等缺点。本发明具有充填成本低、固结能力强以及充填强度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种充填胶凝材料，特别是一种低成本的固废基胶凝材料。

背景技术

随着大量矿山向深部开采发展，尾矿作为矿山生产过程中产生的最主要固体废物，由于堆存面积大、环境污染严重、安全隐患多等问题，已经成为建设绿色矿山亟待解决的主要问题之一。开展尾矿胶结充填工作不仅是解决尾矿库环境污染问题和消除尾矿库安全隐患的治本之策，同时也有利于降低充填采矿成本，提高资源综合利用率，减少土地占用。目前，国内外矿山胶结充填中大都用水泥作为唯一或主要胶结剂，以尾矿(全尾矿或分级尾矿)或其它砂石(河砂、棒磨砂、碎石等)作骨料和水拌合成可管道输送的混合料(料浆浓度75％-85％))。

然而，国内铜矿矿山企业中，有部分铜矿与硫伴生，虽然通过选铜和选硫处理，但尾矿中的含硫量依旧很高。高硫尾矿是指铜尾矿的平均全硫含量≥6.0％，其含硫量超过充填体允许含硫量的2倍左右，属于高硫尾矿。当高硫尾矿进行胶结充填时，其尾矿中的硫矿物经空气和水的作用生成SO₄^2-离子，SO₄^2-离子与水泥浆体中的矿物组份发生化学反应，形成钙钒石(Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O，AFt)，固相体积增大1倍以上，导致充填体膨胀破坏。形成膨胀性产物或将浆体中的C-S-H(硅酸钙凝胶)等强度组份分解，对水泥或其他胶凝材料产生破坏作用，直接影响充填体的质量。王宝等研究发现尾矿中硫化物含量过高会引起充填体内部受硫酸盐侵蚀导致充填体强度降低；Kesimal等[研究充填体强度与硫化物含量的关系发现，充填体强度在180d达到峰值然后不断下降；张钦礼等研究表明，硫化物对充填体的早期强度有益，但对最终强度有不利影响；Ayora等发现水泥浆中的雌黄铁矿会与水泥水化产物反应生成石膏和钙矾石等膨胀相使块体开裂等。实践证明，普通硅酸盐水泥和一般的胶凝材料在进行高硫铜尾矿胶结充填时，难以实现低成本，高性能胶结充填，使得部分铜矿矿山企业的生产成本居高不下，另外充填体质量还直接影响矿山的井下安全。因此，现有的技术存在着充填成本高、固结能力差以及充填强度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低成本的固废基胶凝材料。本发明具有充填成本低、固结能力强以及充填强度高的特点。

本发明的技术方案：一种低成本的固废基胶凝材料，一种低成本的固废基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：矿渣，75-85份；钢渣，8-12份；脱硫石膏，2-4份；石灰，4-6份；激发剂，1-3份。

前述的一种低成本的固废基胶凝材料中，包括以下重量份的组分：矿渣，80份；钢渣，10份；脱硫石膏，3份；石灰，4份；激发剂，2份。

前述的一种低成本的固废基胶凝材料中，固废基胶凝材料的比表面积为420-440m³/kg。

前述的一种低成本的固废基胶凝材料中，所述矿渣包括2CaO·Al₂O₃·SiO₂、2CaO·MgO·SiO₂和2CaO·MgO·2SiO₂。前述的一种低成本的固废基胶凝材料中，所述钢渣包括硅酸三钙、硅酸二钙、RO相、铁酸二钙和游离氧化钙。前述的一种低成本的固废基胶凝材料中，脱离石膏中的CaSO₄·2H₂O含量≥93％。