一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料及其制备方法与流程

本发明建筑材料涉及，具体涉及一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料及其制备方法。

背景技术：

1、矿产资源是非常重要的自然资源，也是社会生产发展中的重要物质基础，在人们的生产生活中扮演着不可或缺的角色。然而，矿产资源的开采虽然为人类社会提供各种工业原料，但是也同时产生了大量采空区和尾矿砂。胶结充填材料因其来源广泛以及使用方便的独特优势成为近年来矿山充填领域主要应用的材料。常见的胶结充填材料一般由胶凝材料、改性添加材料以及惰性材料制备而成。充填材料中通常以硅酸盐水泥为胶凝材料，成本高，强度低、凝结硬化速率慢、料浆离析泌水现象严重，难以满足矿山充填开采要求的问题。

2、随着技术的发展，涌现了诸如专利文献cn202210679055采用全固废制备充填材料。然而不使用任何水泥熟料，按照此配制的胶凝材料的胶砂强度早期和后期强度很低；配制混凝土时通过提高胶凝材料使用量以及使用无机或有机分散减水剂后，也很难达到较好的填充强度。如何进一步提高胶结充填材料的利用率、控制其成本和循环利用尾矿是未来胶结充填材料发展的主要方向，为此，亟需研制一种新型矿山充填用低碳环保的固废充填材料。

技术实现思路

1、本发明提出一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的成本高，强度低、凝结硬化速率慢、料浆离析泌水现象严重，难以满足矿山充填开采要求的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，包括质量百分计的以下组分：

4、胶凝材料          2～15wt.％；

5、粉煤灰            0～5wt.％；

6、尾矿砂            70～90wt.％；

7、以及占以上组分总重量百分比的：

8、减水剂            0.1～0.3wt.％；

9、保水剂            0.1～0.3wt.％；

10、所述胶凝材料包括质量百分计的以下组分：高氧化钙-贝利特胶凝材料1～3wt.％、硫铝酸盐水泥熟料2～5wt.％、矿渣70～80wt.％、硬石膏15～25wt.％。

11、进一步地，所述矿渣包括质量百分计的以下组分：高炉矿渣25～60wt.％、钛矿渣15～30wt.％、硅锰渣0～30wt.％。

12、进一步地，所述矿渣的比表面积＞420m2/kg。

13、进一步地，所述高氧化钙-贝利特胶凝材料的矿物包括：f～cao 25～34wt.％、c2s25～35wt.％、c3s 8～16wt.％、caso4 3～7wt.％。

14、进一步地，所述高氧化钙-贝利特胶凝材料在1300～1350℃下煅烧而成。

15、进一步地，所述高氧化钙-贝利特胶凝材料比表面积为380～420m2/kg。

16、进一步地，所述硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成中无水硫铝酸钙含量＞45wt.％，无水硫铝酸钙与硅酸二钙含量之和＞70wt.％。

17、进一步地，所述粉煤灰为ⅱ类粉煤灰，比表面积为400～450m2/kg。

18、进一步地，所述尾矿砂为石英尾矿砂、石墨尾矿砂、铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂的一种或多种，尾矿砂的含水率≤1％、中值粒径≤0.2mm。

19、本发明还提供了一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料的制备方法，称取各重量的胶凝材料、粉煤灰、尾矿砂、减水剂、保水剂混合成干料，将干料与水均匀混合得到所述矿山充填用低碳环保的固废充填材料，干料与水的质量比为1:(0.25～0.4)。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、(1)本发明利用水泥熟料、矿渣、硬石膏、粉煤灰、尾矿砂协同作用，得到矿山充填用低碳环保的固废充填材料，凝结硬化速率快，强度满足充填体要求。

22、(2)本发明水泥熟料使用量少，固废使用比例大，综合成本低。

23、(3)本发明水泥熟料使用量少，碳排放低，可消耗废渣、尾矿砂，缓解资源和环境压力。

技术特征：

1.一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，包括质量百分计的以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述矿渣包括质量百分计的以下组分：高炉矿渣25～60wt.％、钛矿渣15～30wt.％、硅锰渣0～30wt.％。

3.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述矿渣的比表面积＞420m2/kg。

4.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述高氧化钙-贝利特胶凝材料的矿物包括：f～cao 25～34wt.％、3～10wt.％、c2s25～35wt.％、c3s 8～16wt.％、caso4 3～7wt.％。

5.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述高氧化钙-贝利特胶凝材料在1300～1350℃下煅烧而成。

6.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述高氧化钙-贝利特胶凝材料比表面积为380～420m2/kg。

7.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成中无水硫铝酸钙含量＞45wt.％，无水硫铝酸钙与硅酸二钙含量之和＞70wt.％。

8.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述粉煤灰为ⅱ类粉煤灰，比表面积为400～450m2/kg。

9.根据权利要求1所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料，其特征在于，所述尾矿砂为石英尾矿砂、石墨尾矿砂、铁尾矿砂、铜尾矿砂、金尾矿砂的一种或多种，尾矿砂的含水率≤1％、中值粒径≤0.2mm。

10.根据权利要求1～9任意一种所述的一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料的制备方法，其特征在于，称取各重量的胶凝材料、粉煤灰、尾矿砂、减水剂、保水剂混合成干料，将干料与水均匀混合得到所述矿山充填用低碳环保的固废充填材料，干料与水的质量比为1:(0.25～0.4)。

技术总结
本发明建筑材料涉及技术领域，具体涉及一种矿山充填用低碳环保的固废充填材料及其制备方法，所述矿山充填用低碳环保的固废充填材料包括质量百分计的2～15wt.％胶凝材料、0～5wt.％粉煤灰、0～90wt.％尾矿砂，所述胶凝材料包括1～3wt.％高氧化钙‑贝利特胶凝材料、2～5wt.％硫铝酸盐水泥熟料、70～80wt.％矿渣、15～25wt.％硬石膏。本发明利用水泥熟料、矿渣、硬石膏、粉煤灰、尾矿砂协同作用，得到矿山充填用低碳环保的固废充填材料，凝结硬化速率快，强度满足充填体要求，且水泥熟料使用量少，固废使用比例大，综合成本低。

技术研发人员：周严洪,陈雪梅,杨欢,喻庆华,李文进,张凌志,李雪莹
受保护的技术使用者：嘉华特种水泥股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25