[发明专利]一种矿山尾砂充填添加剂及其制备方法、充填料和充填料浆

说明书

本发明的一种矿山尾砂充填添加剂及其制备方法、充填料、充填料浆及其制备、使用方法，属于矿山充填技术领域；本发明中所述充填添加剂中包括高炉水淬渣，所述高炉水淬渣中Fe元素含量为A，高炉水淬渣中Fe³⁺含量为B，其中α＝(B/A)*100％，所述α≤X％，由于后期充填添加剂会与尾砂共同混合形成充填料；本发明中通过限制充填添加剂中高炉水淬渣Fe³⁺的含量，保证充填料中活性成分的充分释放，进而有利于提高含有该种添加剂充填料的凝固速度以及充填料的强度，从而实现在保证充填料具有优异强度性能的情况下，减少添加剂中水泥的添加量，使得最终的充填料产品充填性能较好且生产成本较低。

技术领域

本发明属于矿山回填技术领域，更具体地说，涉及一种矿山尾砂充填添加剂及其制备方法、充填料及其制备、使用方法。

背景技术

矿山充填技术是为满足矿业开发的需要而逐步发展起来的。选矿尾砂已经成为矿山采空区充填的首选材料。尾砂充填技术较为先进，在20世纪六、七十年代开始应用，不仅可以解决矿山充填材料的来源问题，更重要的是避免矿山工业废料造成的环境污染和占用耕地，具有较明显的经济效益和社会效益。

胶结充填的主要缺点是充填成本过高，胶结充填材料成本中，水泥费用占将近60～80％，因此降低胶结充填成本的一个重要途径就是寻找水泥替代品，以降低水泥消耗。国内外的研究和应用实践表明，冶炼厂水淬渣、火力发电厂粉煤灰、铝厂赤泥等都是性能良好的水泥替代品。近年来钢铁厂生产工序中产出的高炉水淬渣、钢渣产生量大，但利用率低的问题日益突出，许多科研院校及企业不断研究和探索其作为矿山充填材料胶凝原料的机理和性能，逐步开发出一种利用钢渣微粉与高炉渣粉相结合，以水泥熟料等原料为化学激发剂的全尾砂新型胶结充填材料。采用高炉水淬渣和钢渣作混合材生产钢渣胶凝材料是实现这一工业废渣资源化和高值化的重要途经之一。

虽然上述的矿渣是较好的绿色胶凝材料，作为胶结剂形成胶结充填体具有较高的抗压强度，已被业界熟悉和认可。但是很多矿渣中，大量如硅、铝一类的活性成分被封闭在玻璃体中，各种矿渣的活性成分难以被有效激发，使其对后续充填料的增强作用还是较为有限，因此如何促进这些成分水化释放有效成分是目前胶凝材料亟需解决的技术问题。正是上述的技术问题，也限制了目前胶凝材料对充填料提升强度的促进作用，导致目前的胶凝材料中仍然要是用大量水泥以保证充填料后期的强度，这就限制了充填料成本的降低。

经检索，公开号为CN110054423A的专利公开了一种用于超细铁尾矿砂的低收缩早强型矿山充填胶凝材料，该专利公开的矿山充填胶凝材料包括如下技术特征，胶凝材料组成按重量百分比计分别为：矿渣粉50～90wt％，水泥熟料5～25wt％，钢渣粉1～30wt％，石膏0～ 15wt％，碱性激发剂0.5～10wt％，早强剂0～10wt％，抗裂材料0.1～10wt％，悬浮剂0.5～ 10wt％；钢渣粉为比表面积至少500m²/kg的转炉钢渣；早强剂为氯化钠、甲酸钙和硫酸钠按质量比3:1:1混合而成；述矿渣粉为将粒化高炉矿渣淬冷、烘干、破碎粉磨而成的矿渣微粉；本专利所公开的方案中在一定程度上可以提高现有技术中矿渣基充填材料在料浆低浓度充填条件下的收缩大、凝结时间长、早期强度低的技术问题，但是其充填料后期的强度仍然难以得到有效的保证。

发明内容

针对现有技术中矿山充填添加剂对充填料性能提升有限的技术问题，提供了一种矿山尾砂充填添加剂，通过控制添加剂中高炉水淬渣理化性质，使得添加剂提高充填料强度，在保证充填料质量的前提下减少水泥使用量，降低矿山充填料生产成本；

另外针对现有技术中矿山充填添加剂制备过程中各组分之间不易充分接触，导致添加剂对充填料性能提升有限的技术问题，提供了一种矿山尾砂充填添加剂的制备方法，通过结合本发明中的一种矿山尾砂充填添加剂，且混合过程中动态、静态混合过程的配合，解决添加剂制备过程中各组分之间不易充分接触的技术问题；