[发明专利]一种工业固废基胶结注浆充填材料、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种工业固废基胶结注浆充填材料、制备方法及引用，工业固废基胶结注浆充填材料包括以下原料组分：赤泥4～10％、脱硫石膏4～8％、矿粉3～7％、煤矸石16～35％、电石渣3～7％、铝粉1～2％和水45‑50％，各组分的质量百分比合计为100％。本发明的工业固废基胶结注浆充填材料的制备方法所用的主要固体原料全部采用固废，利用多种不同固废的特性，使不同固废复合后优劣互补，并随着养护龄期发展，逐步产生托勃莫来石新物相，从而使得体系产生胶凝性形成胶结材料，利用电石渣遇水形成氢氧化钙溶液，显著增大体系碱性的特性，并在碱性体系中引入铝粉，使其与氢氧化钙发生化学反应生成氢气，由于氢气是在材料胶凝过程中逐步产生，使得气体可以包裹在浆液中。

技术领域

本发明属于固废综合利用技术领域，具体涉及一种工业固废基胶结注浆充填材料、制备方法及应用。

背景技术

现有胶结充填材料大都以水泥为主要原料，在满足胶结充填强度的基础上，复掺煤矸石、黄土等固废，达到降低充填材料成本的目的，但是，目前所用的充填材料的水泥用量比例依然较高，大约占原材料的30％，而水泥工业的CO₂排放约占全国CO₂排放总量的18％～22％，年消耗石灰石矿物的数量约为31亿吨，每生产1吨水泥熟料约消耗热能为3200KJ/kg，每生产1吨水泥约消耗电能80kWh，同时排出大量的粉尘和氮氧化物。因此，水泥工业存在高污染、高能耗、高排放的状况，在双碳政策背景下，胶结充填材料的生产过程应尽可能的减少水泥的用量，因此，急需一种新的充填材料替代水泥来降低充填过程的碳排放和成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工业固废基胶结注浆充填材料、制备方法及应用，这种工业固废基胶结注浆充填材料以固废为主要原料，利用各种固废复合后优劣互补的特性，形成具有胶凝性的加气充填材料，以降低降低充填过程的碳排放和成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种工业固废基胶结注浆充填材料，以质量百分比计，包括以下原料组分：赤泥4～10％、脱硫石膏4～8％、矿粉3～7％、煤矸石16～35％、电石渣3～7％、铝粉1～2％和水45-50％，各组分的质量百分比合计为100％。本发明还具有如下技术特征：

本发明还具有以下技术特征：

具体的，所述赤泥为烧结法赤泥，其化学组分中的CaO含量≥30％。

更进一步的，所述铝粉中铝单质的含量≥85％。

更进一步的，所述脱硫石膏中硫酸钙的含量≥80％。

更进一步的，所述工业固废基胶结注浆充填材料的扩散度为15～22cm，初凝时间为30～120min，终凝时间为100～300min，抗压强度为1～4MPa，绝干密度＜700kg/m³，干燥收缩＜0.5mm/m。

本发明还保护一种工业固废基胶结注浆充填材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将赤泥、脱硫石膏、矿粉、煤矸石、电石渣和铝粉研磨至中值粒径≤0.075微米；

步骤2、取配方量的赤泥、脱硫石膏、矿粉和煤矸石混合后加入配方量的水搅拌，然后加入电石渣搅拌均匀得到碱性混合料浆；

步骤3、取配方量的铝粉制备得到铝粉悬浊液，然后将铝粉悬浊液加入步骤2得到的碱性混合料浆中，继续搅拌得到工业固废基胶结注浆充填材料；

其中，所述工业固废基胶结注浆充填材料以质量百分比计，包括以下原料组分：赤泥4～10％、脱硫石膏4～8％、矿粉3～7％、煤矸石16～35％、电石渣3～7％、铝粉1～2％和水45-50％，各组分的质量百分比合计为100％。

更进一步的，所述碱性混合料浆的PH值为10～13。