技术领域本发明属于充填材料技术领域，具体涉及一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的磷基盐矿采空区充填材料。
背景技术：
磷石膏是我国磷化工生产中最主要的工业副产品，每生产1吨P2O5就要排放4.5～5.5吨磷石膏。由于磷石膏中含有磷、氟、有机物等有害杂质，目前尚无有效的预处理技术完全消除杂质的影响，导致以磷石膏为原料制备的相关产品附加值低，企业利用磷石膏的积极性不高，主要采取露天堆存方式处理。据统计，目前我国磷石膏累计堆存量已超过3亿吨。磷石膏的堆存量与日俱增，不仅占用大量土地、耗费可观资金，浪费资源，且有害杂质随雨水浸出，产生酸性废水，引起土壤、水系、大气的严重污染和生态危害。因此，实现磷石膏的资源化利用与合理处置是关系到我国、我省农业、磷化工及相关行业可持续发展、直接影响国家循环经济发展的重大课题。盐化工产业是我国基础化工产业，孝感市云应盐矿区属省政府重点扶植的八大产业集群之一的盐化工产业集群所在地。但该行业日益严重的环保压力和安全隐患，已成为制约我省盐化工产业发展的瓶颈，且为悬在不少盐化工企业头上、威胁其生存的利剑。目前盐化工产业主要存在三大问题：(1)盐腔失稳引发地质灾害，云应盐矿区开采至今已采出原盐9000多万吨，所形成的地下盐腔超过了2300万立方米，现正在运行的岩盐溶腔超过了1000万立方米，存在巨大的地灾隐患。(2)废弃物难以处置，其制造纯碱所产生的碱渣、烧碱企业产生的盐泥、等废弃物主要采取地面堆存方式，占用土地，严重污染环境。上述现象是我国盐化工企业生产发展过程中普遍存在的问题，已成为制约盐化工发展、亟待解决的重大问题，需尽快开发新的处理方法与技术，实现盐化工产业的持续、稳定发展。为解决上述问题，本发明提出利用磷化工产生的固体废弃物磷石膏和盐化工产生的碱渣、盐泥等废弃物制备充填材料。中国专利ZL201210081059.9公布了利用煤矸石制作的煤矿采空区充填材料，该发明利用煤矸石充填煤矿采空区能最大限度地提高利用率，减少地表的堆存量，降低充填成本；中国专利ZL201210557761.8公布了一种矿山全尾砂碱胶凝材料胶结充填材料，充分利用粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、铜渣粉、粉煤灰等含玻璃体工业废渣，变废为宝，减少废渣污染，利于环保；中国专利ZL20140810478.0公布了一种早强型煤矿采空区充填材料，早期强度高可达10.0MPa，28d抗压强度可达到18.01MPa。本发明专利利用磷化工产生的固体废弃物磷石膏和盐化工产生的碱渣、盐泥等废弃物制备充填材料，可同时实现磷化工和盐化工废弃物的资源化利用，制备的充填材料，生产成本低，性能优良。
技术实现要素：
本发明为解决上述的问题，提供一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的磷基盐矿采空区充填材料，其制备工艺简单，生产成本低，所制备的盐矿采空区充填材料，利废率高，凝结时间、粘度可控。解决本发明技术问题所采用的技术方案是：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的磷基盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量为：磷石膏10-30份、盐废弃物70-85份、缓凝剂0-0.2份、塑化剂0-0.4份。按上述方案，其组分及重量份含量为：磷石膏15-20份、盐废弃物80-85份、缓凝剂0.15-0.2份、塑化剂0.3-0.4份。按上述方案，所述磷石膏为磷基建筑石膏，其细度以0.2mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于10％。按上述方案，所述盐废弃物为碱渣和盐泥中的一种或两种按任意比例的混合物，所述的碱渣为氨碱法生产纯碱过程中产生的废弃物，细度大于300目，含水率低于15％；所述的盐泥为电解法制备烧碱过程中产生的废弃物，含水率低于15％。按上述方案，所述缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠和石膏专用蛋白质类SC型缓凝剂中的一种或几种按任意配比的混合物。按上述方案，所述塑化剂为三聚氰胺类塑化剂或聚羧酸系塑化剂。本发明采用磷建筑石膏固化盐化工产生的废弃物充填盐矿采空区，磷基建筑石膏作为一种气硬性胶凝材料，在水化过程中可以生成具有胶凝性的物质，胶结盐化工废弃物，从而使充填材料产生一定的强度，充填到采空区，可以防止采空区失稳而引发的地质灾害；柠檬酸、柠檬酸钠或石膏专用蛋白质类SC型缓凝剂作为缓凝组分，在水化的过程中，能阻止水化过程的进行，从而使凝结时间延长，达到缓凝的效果；塑化剂为阴离子表面活性剂，在加水拌合后，能使颗粒之间相互分散，达到改善浆体粘度的效果。本发明的有益效果在于：1、利废率高，主要原料为磷化工、盐化工的废弃物，制备成本低；2、凝结时间可调，采用缓凝剂调节充填材料的凝结时间，使其具有足够的充填时间；3、粘度可调，采用塑化剂改善充填材料的粘度，满足充填工艺的要求。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。本发明实施例提供一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料。本发明实施例所用磷石膏为磷基建筑石膏，其细度以0.2mm方孔筛筛余量百分数计，筛余量不大于10％。所用的碱渣为氨碱法生产纯碱过程中产生的废弃物，其主要化学成分为CaCO3、CaSO4、CaCl2等，细度大于300目，含水率低于15％。所用的盐泥为电解法制备烧碱过程中产生的废弃物，其主要化学成分为NaCl、CaCO3、Mg(OH)2等，含水率低于15％。实施例1：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏15份、碱渣40份、盐泥45份。取上述原料，按水料比0.58经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度1.8MPa，抗折强度0.7MPa，粘度65s，初凝结时间57min，终凝时间68min，粘结强度0.43MPa，膨胀率大于0.055％。(其中粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。实施例2：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏15份、碱渣85份、柠檬酸0.15份、三聚氰胺类塑化剂0.3份。取上述原料，按水料比0.38经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度2.5MPa，抗折强度0.9MPa，粘度35s，初凝结时间62min，终凝时间75min，粘结强度0.43MPa，膨胀率大于0.065％。(其中粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。实施例3：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏15份、盐泥85份、柠檬酸钠0.05份、柠檬酸0.1份、三聚氰胺类塑化剂0.3份。取上述原料，按水料比0.38经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度2.6MPa，抗折强度0.8MPa，粘度54s，初凝结时间82min，终凝时间93min，粘结强度0.9MPa，膨胀率0.059％。(粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)实施例4：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏15份、碱渣40份、盐泥45份、柠檬酸0.15份、聚羧酸系塑化剂0.2份。取上述原料，按水料比0.38经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度2.4MPa，抗折强度1.1MPa，粘度38s，初凝结时间66min，终凝时间77min，粘结强度0.8MPa，膨胀率0.055％。(粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。实施例5：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏20份、碱渣60份、盐泥20份、SC缓凝剂0.1份、聚羧酸系塑化剂0.1份。取上述原料，按水料比0.37经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度5.2MPa，抗折强度2.1MPa，粘度26s，初凝结时间64min，终凝时间72min，粘结强度0.7MPa，膨胀率0.073％。(粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。实施例6：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏15份、碱渣25份、盐泥60份、SC缓凝剂0.1份、聚羧酸系塑化剂0.15份。取上述原料，按水料比0.37经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度4.7MPa，抗折强度1.6MPa，粘度22s，初凝结时间69min，终凝时间80min，粘结强度0.9MPa，膨胀率0.052％。(粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。实施例7：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏20份、碱渣40份、盐泥40份、SC缓凝剂0.1份、聚羧酸系塑化剂0.15份。取上述原料，按水料比0.37经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度5.8MPa，抗折强度1.9MPa，粘度37s，初凝结时间58min，终凝时间69min，粘结强度0.7MPa，膨胀率大于0.056％。(粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。实施例8：一种利用磷石膏固化盐废弃物制备的盐矿采空区充填材料，其组分及重量份含量包括：磷石膏30份、碱渣30份、盐泥40份，SC缓凝剂0.1份、聚羧酸系塑化剂0.15份。取上述原料，按水料比0.36经混合搅拌后，所得的盐矿采空区充填材料，其利废率大于95％，抗压强度7.8MPa，抗折强度2.6MPa，粘度28s，初凝结时间47min，终凝时间58min，粘结强度0.45MPa，膨胀率大于0.066％。(其中粘度采用漏斗式泥浆粘度计测定，单位为s)。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。