[0001]

本發(fā)明涉及一種膠固粉，具體涉及一種用于固結(jié)銅礦尾砂的膠固粉，還涉及其制備方法和應(yīng)用，屬于固結(jié)材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

[0002]

隨著許多礦山的淺部開采資源日趨枯竭，逐漸轉(zhuǎn)向深部開采，這不僅要處理上部開采產(chǎn)生的大量的尾砂，而且還需要解決上部遺留采空區(qū)帶來的安全問題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對深部資源的開采，這就需要優(yōu)選安全、高效的采礦方法。充填采礦法相比于其他采礦方法，具有回采率高、貧化率低、安全性高等特點(diǎn)，這既能很好地控制礦山地壓活動、防止地面塌陷、保障采礦安全，同時(shí)還能夠處理大量堆存的尾礦、廢石等礦山固體廢棄物。因此，充填采礦法在國內(nèi)外礦山中得到了日益廣泛的應(yīng)用。

[0003]

采用漿體充填的方法對采空區(qū)進(jìn)行充填，就需要固結(jié)效果好的固結(jié)材料。水泥作為常見的充填膠結(jié)劑使用，但由于水泥材料的粒級較粗，當(dāng)尾砂細(xì)顆粒含量較高時(shí)，在充填過程中由于漿體黏度大、管道沿程阻力大，非常容易導(dǎo)致充填漿體濃度低，漿體泌水率高、固結(jié)性能差等問題。為了保障安全充填采礦，礦山只能提高充填灰砂比，進(jìn)一步提高充填體抗壓強(qiáng)度，從而加大了充填采礦成本。因此，尋求一種能夠低灰砂比、高濃度充填、成本低且使充填體抗壓強(qiáng)度高的膠凝材料作為水泥替代品，也是降低充填采礦法成本的重要途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[0004]

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的是在于提供一種膠固粉，該膠固粉的原料成本低，且對細(xì)粒級銅尾礦能夠進(jìn)行低灰砂比、高濃度充填，固結(jié)強(qiáng)度高，對重金屬穩(wěn)定化效果好，特別適合細(xì)顆粒含量較高的銅礦尾砂固結(jié)。

[0005]

本發(fā)明的第二個(gè)目的是在于提供一種膠固粉的制備方法，該方法操作簡單，成本低，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。

[0006]

本發(fā)明的第三個(gè)目的是在于提供一種膠固粉的應(yīng)用，將膠固粉應(yīng)用于銅礦尾砂固結(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)低灰砂比、高濃度充填，從而可以實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒含量較高的銅礦尾砂的高強(qiáng)度、高穩(wěn)定固結(jié)。

[0007]

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種膠固粉，其由以下質(zhì)量百分比組分組成：

[0008]

水泥熟料：5～20％；石粉：5～18％；工業(yè)石膏：15～25％；激發(fā)劑：2～8％；高溫爐渣：45～65％。

[0009]

作為一個(gè)優(yōu)選的方案，膠固粉優(yōu)選由以下質(zhì)量百分比組分組成：水泥熟料：5～15％；石粉：5～15％；工業(yè)石膏：15～25％；激發(fā)劑：2～6％；高溫爐渣：45～65％。

[0010]

本發(fā)明的膠固粉主要成分為水泥熟料、石粉、工業(yè)石膏、高溫爐渣等組分組成，各組分之間協(xié)同作用明顯，在激發(fā)劑作用下進(jìn)行水化反應(yīng)，產(chǎn)生地聚合反應(yīng)，生成力學(xué)性能較好、化學(xué)穩(wěn)定性好的固結(jié)體。

[0011]

作為一個(gè)優(yōu)選的方案，所述石粉為滑石粉。

[0012]

作為一個(gè)優(yōu)選的方案，所述激發(fā)劑為na2co3、na2sio3·

9h2o、na2so4、nano3中至少一種。

[0013]

本發(fā)明還提供了一種膠固粉的制備方法，將水泥熟料、石粉、工業(yè)石膏、激發(fā)劑及高溫爐渣通過球磨，得到膠固粉。

[0014]

作為一個(gè)優(yōu)選的方案，所述球磨條件為：公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為270～350r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速60～80r/min，球料比5～7:1，每間隔10～20min攪拌2～5次，每次攪拌20～30min。膠固粉的粒徑分布跟球磨條件變化規(guī)律一致，如果球料比過高或者轉(zhuǎn)速過快，會引起局部高溫導(dǎo)致顆粒發(fā)生團(tuán)聚，從而固結(jié)材料粒度變大，進(jìn)而固結(jié)體相應(yīng)抗壓強(qiáng)度降低。

[0015]

本發(fā)明還提供了一種膠固粉的應(yīng)用，其應(yīng)用于銅礦尾砂固結(jié)。

[0016]

本發(fā)明還提供了一種膠固粉的應(yīng)用，將銅礦尾砂與膠固粉及水?dāng)嚢杈鶆蚝螅探Y(jié)成型。

[0017]

作為一個(gè)優(yōu)選的方案，銅礦尾砂與膠固粉及水按照：灰砂比為1:4～1:16，漿體質(zhì)量百分比濃度為72～75％進(jìn)行配料。較優(yōu)選的灰砂比為8～16。

[0018]

本發(fā)明的膠固粉用于銅礦尾砂的固結(jié)的方法，包括以下步驟：

[0019]

s1)將膠固粉的各種原材料稱量好，放入行星式球磨機(jī)中球磨，球磨過程中，球磨機(jī)的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速250～350r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速50～90r/min，球料比3～7:1，每間隔10～20min攪拌2～5次，每次攪拌20～30min，制備得到膠固粉備用；

[0020]

s2)按照設(shè)計(jì)配合比計(jì)算出來銅礦尾砂濕重量、尾砂膠固粉重量以及需要額外加入的水重量稱重配料，按照灰砂比為1:4～1:16配料，漿體濃度為72～75％進(jìn)行調(diào)漿，漿料置于一個(gè)鐵桶中，使用機(jī)械攪拌機(jī)將其攪拌均勻，攪拌8～15min，然后漿體澆注至模具中，澆的模置于養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)24h后經(jīng)過刮模、脫模等步驟后最終獲得70.7*70.7*70.7mm立方體試塊。

[0021]

s3)將步驟s2)中的試塊在養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為：養(yǎng)護(hù)條件為濕度90

±

2％，溫度20

±

2℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別為7天和28天，得到磷石膏固結(jié)體。

[0022]

本發(fā)明提供的膠固粉利用水泥熟料、高溫爐渣、石粉、工業(yè)石膏等材料之間的協(xié)同作用，通過各組分之間的水化反應(yīng)生成力學(xué)性能較好、化學(xué)穩(wěn)定性好的固結(jié)體，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)顆粒含量較高的銅礦尾砂的有效固結(jié)。相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果：

[0023]

1、本發(fā)明的膠固粉的主要原料包含了水泥熟料、石粉、工業(yè)石膏、高溫爐渣等，大量消納了固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)了廢渣的資源化利用，達(dá)到以廢治廢的效果，降低銅礦尾砂的固結(jié)成本；

[0024]

2、本發(fā)明的膠固粉固結(jié)銅礦尾砂與水泥膠凝材料的固結(jié)效果相比，能夠進(jìn)行低灰砂比、高濃度充填，形成的固結(jié)體強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，更能有效地固化其中的有毒有害物質(zhì)，解決銅礦尾砂固結(jié)強(qiáng)度低，且重金屬污染物固結(jié)穩(wěn)定性差的難題，有效的降低其對環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境；

[0025]

3、本發(fā)明的膠固粉與尾砂漿體充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，將漿體通過管道輸送到采空區(qū)，使其自然凝固成型，實(shí)現(xiàn)對空礦區(qū)的回填，可以逐步減少采空區(qū)的數(shù)量和體積，消除安全隱患，減少尾砂的尾礦庫排放量，延長尾礦庫服務(wù)年限，提高礦山綜合效益；

[0026]

4、本發(fā)明的膠固粉不僅其原材料來源廣泛、成本低、生產(chǎn)工藝也簡單，實(shí)現(xiàn)了資源

的高效綜合利用。

具體實(shí)施方式

[0027]

下面具體實(shí)施旨在進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明內(nèi)容，而不是限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

[0028]

實(shí)施例1

[0029]

一種用于固結(jié)銅礦尾砂膠固粉的制備化方法，所述的方法包括以下步驟：

[0030]

(1)采用以下以質(zhì)量百分比計(jì)的原料：水泥熟料10％、滑石粉7％、工業(yè)石膏20％、na2so43％、高溫爐渣60％，將上述原料放入行星式球磨機(jī)中，間隔20min攪拌兩次，每次攪拌25min，制得固結(jié)材料，其中，立式行星球磨機(jī)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速優(yōu)選為300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速70r/min，球料比6:1。

[0031]

(2)采用干基為5000g，膠固粉:尾砂(灰砂比)為1:6、1:8、1:10、1:16，漿體濃度為72％，使用的溶劑為自來水，稱量好后置于鐵桶中，使用機(jī)械攪拌機(jī)將其攪拌均勻，攪拌10min。然后將部分漿體用于進(jìn)行擴(kuò)展度試驗(yàn)，另一部分澆注在兩條三聯(lián)試模中。澆的模置于養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)24h后經(jīng)過刮模、脫模等步驟后最終獲得70.7*70.7*70.7mm立方體試塊。

[0032]

(3)將制備的試塊在20℃、95％的濕度環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后對養(yǎng)護(hù)7天、28天的試塊進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試。

[0033]

實(shí)施例2

[0034]

采用以下以質(zhì)量百分比計(jì)的原料：水泥熟料10％、滑石粉12％、工業(yè)石膏20％、激發(fā)劑3％、高溫爐渣55％，按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行膠固粉的制備和試塊的制作，將制備的試塊在20℃、95％的濕度環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后對養(yǎng)護(hù)7天、28天的試塊進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試。

[0035]

實(shí)施例3

[0036]

采用以下以質(zhì)量百分比計(jì)的原料：水泥熟料10％、滑石粉5％、工業(yè)石膏17％、激發(fā)劑3％、高溫爐渣65％，按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行膠固粉的制備和試塊的制作，將制備的試塊在20℃、95％的濕度環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后對養(yǎng)護(hù)7天、28天的試塊進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試。

[0037]

對比實(shí)施例1

[0038]

采用以下以質(zhì)量百分比計(jì)的原料：水泥熟料15％、滑石粉0％、工業(yè)石膏17％、激發(fā)劑3％、高溫爐渣65％，按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行膠固粉的制備和試塊的制作，將制備的試塊在20℃、95％的濕度環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后對養(yǎng)護(hù)7天、28天的試塊進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試。

[0039]

對比實(shí)施例2

[0040]

采用以下以質(zhì)量百分比計(jì)的原料：水泥熟料27％、滑石粉5％、工業(yè)石膏0％、激發(fā)劑3％、高溫爐渣65％，按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行膠固粉的制備和試塊的制作，將制備的試塊在20℃、95％的濕度環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后對養(yǎng)護(hù)7天、28天的試塊進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試。

[0041]

對實(shí)施例1～3及對比實(shí)施例1～2制備得到的銅礦尾砂試塊7天、28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)；本發(fā)明性能測試部分，每個(gè)實(shí)施例共3個(gè)平行試驗(yàn)，平均值為3個(gè)試塊測試的

平均值(參見公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(jtg e51-2009))。其檢測結(jié)果如表1所示：

[0042]

表1各種投料比制備得到試塊的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試：

[0043][0044][0045]

由表1可以看出，本發(fā)明的膠固粉以水泥熟料、高爐爐渣、石粉、工業(yè)石膏等各組分之間協(xié)同作用明顯，相互促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，提高材料的固結(jié)性能。

[0046]

上述實(shí)施例是說明本發(fā)明的原理和最佳實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種膠固粉，其特征在于：由以下質(zhì)量百分比組分組成：水泥熟料：5～20％；石粉：5～18％；工業(yè)石膏：15～25％；激發(fā)劑：2～8％；高溫爐渣：45～65％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠固粉，其特征在于：由以下質(zhì)量百分比組分組成：水泥熟料：5～15％；石粉：5～15％；工業(yè)石膏：15～25％；激發(fā)劑：2～6％；高溫爐渣：45～65％。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種膠固粉，其特征在于：所述激發(fā)劑為na2co3、na2sio3·

9h2o、na2so4、nano3中至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種膠固粉，其特征在于：所述石粉為滑石粉。5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的一種膠固粉的制備方法，其特征在于：將水泥熟料、石粉、工業(yè)石膏、激發(fā)劑及高溫爐渣通過球磨，得到膠固粉。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種膠固粉的制備方法，其特征在于：所述球磨條件為：公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為270～350r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速60～80r/min，球料比5～7:1，每間隔10～20min攪拌2～5次，每次攪拌20～30min。7.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的一種膠固粉的應(yīng)用，其特征在于：應(yīng)用于銅礦尾砂固結(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種膠固粉的應(yīng)用，其特征在于：將銅礦尾砂與膠固粉及水?dāng)嚢杈鶆蚝?，固結(jié)成型。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種膠固粉的應(yīng)用，其特征在于：銅礦尾砂與膠固粉及水按照：灰砂比為1:4～1:16，漿體質(zhì)量百分比濃度為72～75％進(jìn)行配料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種膠固粉及其制備方法和在銅礦尾砂固結(jié)中的應(yīng)用。該膠固粉由水泥熟料、石粉、工業(yè)石膏、激發(fā)劑和高溫爐渣等原料組成，這些原料之間具有明顯的協(xié)同作用，在固結(jié)銅礦尾砂過程中可以采用低灰砂比、高濃度的漿體進(jìn)行充填，而固結(jié)體具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，且穩(wěn)定性較好，可以實(shí)現(xiàn)重金屬穩(wěn)定化。該膠固粉消納了大量的固體廢棄資源，減少了固體廢棄物的堆放，還大大降低了尾砂固結(jié)的材料成本，高強(qiáng)度的充填體也有利于礦山的回填，達(dá)到以廢治廢的目的。廢的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：侯浩波 蘭琪 李文輝 盧子平 羅潔兒 普澤艷 張鵬舉 游以文

受保護(hù)的技術(shù)使用者：肇慶市武大環(huán)境技術(shù)研究院

技術(shù)研發(fā)日：2020.11.24

技術(shù)公布日：2021/3/2