本发明涉及一种泡沫砂浆，尤其是涉及一种用于矿山充填，以尾矿为主要原料的泡沫砂浆，不仅可广泛用于矿山充填采矿技术中，还可用于市政，建筑材料的加工和施工等领域。
背景技术：
泡沫砂浆是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，主要组分包括水泥基凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。
目前国内外矿山充填的充填材料多采用尾砂、集料、碎石等骨料，添加一定比例的胶结材料，如水泥、粉煤灰、钢碴等，与水一起搅拌形成一定浓度的充填浆体或膏体，以自流或泵压的形式输送到采场，但都不同程度地存在着自身的缺陷。自流尾砂充填体是靠自重通过管道进行无压输送，该充填工艺的主要问题是充填管磨损大、充填浆料容易发生离析、分层等问题，使充填体强度低、变化大，往往满足不了采场设计的充填体强度；同时，充填采场产生大量的析水(包括冲洗管道用水)，不仅污染了采场环境，而且使充填接顶不好，降低充填效果。高浓度充填(膏体)能够减小充填采场水污染，具有较好充填接顶，但膏体充填存在两个问题：一是膏体充填是泵压输送，需要引进一套泵压输送设备，系统工艺复杂、费用较高；二是泵送膏体经常出现堵管现象。堵管一旦发生，对其处理十分困难，不仅影响正常的充填工艺，而且处理堵管要付出艰辛劳动和高额代价。
近年来，人们越来越重视对充填采矿法充填工艺的改进，泡沫砂浆充填体技术就是其中一种。泡沫砂浆充填体是将混凝土、集料(包括细戈壁集料、细河砂、棒磨砂、粉煤灰、尾砂等)、水、发泡剂形成的泡沫以一定的比例和适量的外加剂进行混合均匀搅拌，经过一段时间的物理化学作用，待脱水干燥硬化后形成的含有一定比率空隙的，具有一定强度的充填新材料。《金属矿山》2013年第10期发表的“泡沫砂浆充填体的应用价值研究”一文中，为了取得更好的充填效果，以及节约成本，只能从充填材料上进行改进。经过多方面对比，并且借鉴其他矿山经验，在此选择泡沫砂浆作为充填材料。所选择材料为水泥、自然砂、水、发泡剂等。通过泡沫砂浆充填的费用与常规砂浆充填的费用进行比较，可以看出泡沫充填技术具有很高的经济效益。但该文中选择的材料为水泥、自然砂，成本任然较高，只是比常规砂浆进行充填具有经济性。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题的问题，而提供一种原料简单、制作方便、成本低廉的地下矿山开采充填用的尾矿泡沫砂浆。
为实现本发明的上述目的，本发明一种地下矿山开采充填用的尾矿泡沫砂浆采用以下技术方案：
本发明一种地下矿山开采充填用的尾矿泡沫砂浆是由水泥、尾矿、生石灰、高铝水泥、石膏、水经过搅拌混合、注入由发泡剂形成的泡沫制备而成，总量按100％计时的各组分质量百分含量为：
各组分质量百分含量优选为：
各组分质量百分含量进一步优选为：
所述的普通硅酸盐水泥为高于或等于P.O32.5普通硅酸盐水泥。
所述尾矿的粒度为0.074～3mm粒级含量≧90％，其中0.1～3mm粒级含量≧60％为宜；为了提高充填体抗压强度，所述的尾矿粒度范围以0.25～3mm占90％以上为佳。
所述的生石灰为CaO含量≧85％，且生石灰经磨细至粒度为-0.074mm含量≧90％，以-0.074mm含量≧95％为佳。
所述高铝水泥为铝矾土和石灰为原料，按一定比例配制，经煅烧、磨细所制得的一种以铝酸盐为主要矿物成分的水硬性胶凝材料。
所述的石膏为生石膏，主要成分为CaSO4·2H2O。
所述的发泡剂为植物性高分子发泡剂。如临沂市河东区科泰节能建材机械有限公司生产的植物性高分子发泡剂，该发泡剂用进口优质天然植物高分子材料为原料，经一系列复杂的化学反应生成，产品呈浅黄色的纯净透明油状液体，对硬水不敏感，无毒、无味、无沉淀物，PH值接近中性，对水泥和金属无腐蚀性，对环境不产生污染。也可用其他厂家生产的植物性水泥发泡剂，如科泰水泥植物发泡剂。
所述的水为普通的自来水或矿井水、选矿循环水。
所述的尾矿泡沫砂浆制备方法为：将普通硅酸盐水泥、尾矿、生石灰、高铝水泥、石膏、水依次加入机械搅拌均匀，然后将泡沫引入砂浆，机械搅拌均匀即可。
本发明所采用的植物性高分子发泡剂，通过压缩空气的方法，使发泡剂溶液和被压缩的空气在混合室内混合，然后在压缩空气作用下，使混合物穿过一个特制的发泡筒，最终形成泡沫，引入砂浆中。
与现有技术相比较，本发明一种地下矿山开采充填用的尾矿泡沫砂浆的优点在于：
(1)在本发明的由尾矿为主要成分的泡沫砂浆中，尾矿的利用率达到了50％以上，而目前现有的充填材料多采用尾砂、集料、碎石等骨料，因此本发明的泡沫砂浆成本低廉，在充填施工时，能够大幅度提高经济效益。
(2)在本发明的由尾矿为主要成分的泡沫砂浆中，由于引入了泡沫，因此使其具有很好的流动，在管道输送时不堵塞管道。目前充填材料的输送过程中，管道的堵塞和磨损的问题还没有很好的解决，而泡沫砂浆中的泡沫有很好的润滑和减阻作用，能够很好地改善输送条件。
(3)在本发明由尾矿为主要成分的泡沫砂浆中，具有很好的抗离析性。常规充填材料充填过程中，常常会发生离析现象，不仅会造成水污染，而且导致充填材料硬化后强度不够均匀，影响充填效果。而尾矿泡沫砂浆的抗离析性能使充填强度均匀，避免水污染采场环境。
(4)在本发明由尾矿为主要成分的泡沫砂浆中，具有较高的浓度和抗离析性，因此其接顶效果要比常规充填材料要好，几乎达到100％。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合实施例，对本发明用一种地下矿山开采充填用的尾矿泡沫砂浆做进一步详细说明。但本发明并不局限于实施例。
实施例1
本发明一种用于井下充填的尾矿泡沫砂浆，包括普通硅酸盐水泥、尾矿、生石灰、高铝水泥、石膏、发泡剂和水，按重量百分比称取12.4％的普通硅酸盐水泥，50％的铁矿尾砂，1.24％的生石灰，1.24％的高铝水泥，1.24％的石膏，0.8％的发泡剂和33.4％的水。
所述的尾砂为铁尾矿砂，0.1～3mm粒级含量≧60％，尾矿中含S量、含土量分别小于1％和3％。
所述的胶凝材料中，水泥为海螺P.O32.5普通硅酸盐水泥，比表面积为350m2/kg；生石灰为CaO含量为85％，且生石灰经磨细至-200目的含量为95％；高铝水泥主要成分为铝酸盐；石膏为为生石膏，主要成分为CaSO4·2H2O。
发泡剂为植物性高分子发泡剂，发泡倍数为40倍。
将尾砂与水泥、生石灰、高铝水泥、石膏和水按相应配比称量后，置于搅拌器中搅拌2min，然后尾砂浆中加入泡沫，搅拌1分钟，使之充分混合均匀，所形成的泡沫砂浆料，注入模具中放在振动台上振动1分钟，带模试块在温度为25℃、湿度为90％的养护箱养护24h，养护24～48小时后就可拆模，养护3天就可使用。
对本发明泡沫砂浆进行抗压强度试验，从所配的泡沫砂浆中，制成的试块，进行多次重复试验，根据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的规程，用压力试验机压砂浆试块，以加荷速度应为每秒钟0.25KN～1.5KN连续施压，直至破坏，记录压力，承压能力符合充填抗压要求。
实施例2
本发明一种用于井下充填的尾矿泡沫砂浆，包括普通硅酸盐水泥、尾矿、生石灰、高铝水泥、石膏、发泡剂和水，按重量百分比称取9％的普通硅酸盐水泥，53.7％的铁矿尾砂，0.9％的生石灰，0.9％的高铝水泥，0.9％的石膏，0.9％的发泡剂和33.8％的水。按照上述质量百分比依次加入，混合机械搅拌均匀即可的到本发明的尾矿泡沫砂浆。其中各组分规格和厂家型号同实施例1。
实施检验方法同实施例1，本实施例中，改变了水泥和尾矿的比例，结果发现抗压强度明显降低，但能满足发明效果。
实施例3
本发明一种用于井下充填的尾矿泡沫砂浆，包括普通硅酸盐水泥、尾矿、生石灰、高铝水泥、石膏、发泡剂和水，按重量百分比称取13.3％的普通硅酸盐水泥，53.3％的铁矿尾砂，1.3％的生石灰，1.3％的高铝水泥，1.3％的石膏，0.9％的发泡剂和28.6％的水。按照上述质量百分比依次加入，混合机械搅拌均匀即可的到本发明的尾矿泡沫砂浆。其中各组分规格和厂家型号同实施例1。
实施检验方法同实施例1，本实施例中，改变了水泥和尾矿质量浓度，保持灰砂比不变，结果发现抗压强度明显提高。
实施例4
本发明一种用于井下充填的尾矿泡沫砂浆，包括普通硅酸盐水泥、尾矿、生石灰、高铝水泥、石膏、发泡剂和水，按重量百分比称取13.3％的普通硅酸盐水泥，53.4％的铁矿尾砂，1.3％的生石灰，1.3％的高铝水泥，1.3％的石膏，0.7％的发泡剂和28.6％的水。按照上述配比依次加入，混合机械搅拌均匀即可的到本发明的尾矿泡沫砂浆。其中各组分规格和厂家型号同实施例1。
实施检验方法同实施例1，本实施例中，保持了水泥和尾矿的质量百分比的一致，改变了引入砂浆中的发泡剂质量百分比，结果发现抗压强度随着气泡率的升高而逐渐降低。
实施例5－12
所述的尾砂为铁矿尾矿，物料中－0.074mm粒级含量<30％，其中0.1～3mm粒级含量≧60％，尾矿中含S量小于1％。
所述的胶凝材料中，水泥为海螺P.O32.5普通硅酸盐水泥，比表面积为350m2/kg；生石灰为CaO含量为85％，且生石灰经磨细至-200目的含量为90％～98％；高铝水泥主要成分为铝酸盐；石膏为为生石膏，主要成分为CaSO4·2H2O。
发泡剂为植物性高分子发泡剂，发泡倍数为40倍。
表1实施例5－12中各组分质量百分含量(％)
上述实施例5－12，同样采用压力试验机压砂浆试块，以加荷速度应为每秒钟0.25KN～1.5KN连续施压，直至破坏，记录压力，承压能力全部符合充填抗压要求。
本发明还对实施例6、实施例7、实施例8进行了工业试验验证，工业试验在某地下铁矿山充填采矿中进行。3个月的尾矿泡沫砂浆充填工业试验结果表明，采用铁矿尾矿泡沫砂浆进行充填，7天、28天的抗压强度分别达到1.8～2.0MPa、3.2～3.5MPa，接顶率高达100％，完全满足铁矿山井下充填体强度要求；而且充填成本大幅度降低，比采用普通水泥砂浆充填降低了40％以上，比普通泡沫砂浆(以自然砂为主要原料)充填成本降低22％以上，取得了非常好的技术、经济指标。