本发明涉及一种基于中和渣用于井下充填的方法，特别适于硫化矿井下充填应用。
背景技术：
在硫化矿开采过程中，往往伴有矿山酸性废水产生，这类废水通常采用石灰中和处理，形成大量由氢氧化物和石膏沉淀所组成的中和渣，中和渣具有粒度小、表面积大、比重小的特点，一般堆存在专设的露天渣库中。由于堆存的中和渣含水率高，占库容大，而且在雨季时中和渣会随水外溢流走，还易造成二次污染。目前矿山企业通常采用的充填采空矿井方法是将大量的尾砂作为充填物料用于井下充填，但井下充填普遍面临尾砂量不足而中和渣又不能利用的问题。随着我国环保法的实施，有关部门还将对矿山企业的废渣征收不菲的环保税。
为解决如何利用矿山废渣井下充填问题，中国专利申请号201710731066.1公开一种“半水磷石膏充填材料及其制备方法”，可用制备的半水磷石膏充填材料井下充填；中国专利申请号cn201410197717.x公开一种“低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体及制备方法”，可用制备的磷石膏与黄磷渣充填膏体井下充填；中国专利申请号cn201310060859.7公开一种“矿山磷石膏胶结充填制浆工艺法”，可用制备的磷石膏胶结井下充填；中国专利申请号:cn200710193247.x公开一种“磷石膏用于矿山采空区胶结充填的方法”，可用磷石膏胶结井下充填；中国专利申请号cn200610031428.8公开一种“磷石膏充填于井下采空区形成固化充填体的方法”，可用磷石膏井下充填并固化，但都没有利用中和渣。
中和渣主要含有硫酸钙、碳酸钙、粘土等，具有潜在的水化活性，本申请人提出，若能将中和渣用于井下充填进行资源再利用，变废为宝，不仅可减少矿山企业充填成本，对维护围岩稳定、减少地表塌陷，提高资源回采率和保护环境具有及其重要的意义，矿山企业无疑还面临征收高额税费的问题。由于中和渣粒度细、含水率高，直接用于充填，充填浓度低，泌水差，而且充填强度不高，导致所需胶固料增大。目前，国内未见将中和渣用于井下充填的报道，仅有关于中和渣用于制砖、提取有价元素和制备建筑胶凝材料的报道。
为此研发一种利用中和渣用于井下充填的方法就显得尤为迫切。
技术实现要素：
本发明的任务是为了克服现有技术的不足，提供一种基于中和渣用于井下充填的方法，既可满足采矿充填的需要和有效降低充填成本又可使矿产资源得到最大化利用和对环境友好。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
一种基于中和渣用于井下充填的方法，把以重量份数计24～55份中和渣、5～11份胶固料组分混合均匀，加40～48份水搅拌成充填料浆并注入模具中，2～3天后脱模，脱模的充填试块放置在标准养护室至规定龄期，得到满足充填要求的中和渣井下充填材料。
说明书中涉及的百分比均为质量百分比，所述的中和渣为矿山酸性废水经过石灰中和后的废渣，其中s含量在10～17％、ca含量在20～25％。所述尾砂为矿山选矿厂浮选全尾砂或分级尾砂。
本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
(1)中和渣用量大，可提高充填浓度和充填抗压强度，可有效减少中和渣堆存压力和胶固料的用量，节约充填成本。
(2)充填原料易得，工艺方法简捷，符合井下充填要求。
(3)设备投资少，维护成本低，应用前景好。
具体实施方式
本发明的一种基于中和渣用于井下充填的方法，把以重量份数计24～55份中和渣、5～11份胶固料组分混合均匀，加40～48份水搅拌成充填料浆并注入模具中，2～3天后脱模，脱模的充填试块放置在标准养护室至规定龄期，得到满足充填要求的中和渣井下充填材料。
本发明的工艺可以进一步是：
所述组分还可以加入以重量份数计5～24份尾砂，1～2份炉渣，以提高充填体抗压强度。
所述胶固料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥任一种或几种混合。
所述炉渣为高炉矿渣、钢渣中一种或几种混合。
所述炉渣粒度为-325目(-0.045mm)占95％以上。
所述水为自来水或不影响充填材料性能的水。
下面结合具体实施例对本发明具体实施方式进一步说明。
以下为实例中的原料：
(1)中和渣为热压系统生产过程中产生的酸性废液，经过石灰中和处理后产生的中和渣，主要化学成分：si0.7％、al1.97％、ca20.5％、o36.8％、k0.23％、fe22.1％、as4.24％、p0.2％、s12.8％、mn0.42％。中和渣在+45μm所占粒度比例为15.2％，-23μm所占粒度比例为76.2％。
(2)尾砂为选矿尾矿，主要化学成分为：si25.7％、al11.23％、ca10.5％、o36％、k4.26％、mg3.02％、fe5.12％、ti2.09％、na0.33％、p0.18％、s1.19％、mn0.34％等元素。尾砂在-106～+45μm之间粒度占35％左右，-23μm所占粒度比例为44％。
(3)炉渣为某钢厂的废渣，主要成分为：cao40.8％，sio234.4％，al2o314％，fe2o31.6％，mgo7.2％，so32.1％。炉渣经过球磨后粒度为-325目(-0.045mm)占95％以上。
(4)胶固料为普通硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的一种或几种混合。
实施例1
按照重量份数计，组分质量配比为:中和渣：尾砂：胶固料：水＝45.5：5：12.6：36.9。制备步骤如下进行：(1)将中和渣、尾砂、胶固料和水混合，用搅拌机以200r/min的速度搅拌2～3分钟；(2)将搅拌均匀的充填料浆注入模具中，待2～3天后将充填试块脱模；(3)将试块置于养护室内，室内控制恒温20℃，恒湿95％的条件；(4)待规定龄期后，取出试块进行单轴抗压强度测试。以上充填物料试块14d的抗压强度为3.2mpa，28d的抗压强度为4.1mpa，满足井下充填的要求。
实施例2
按照重量份数计，组分质量配比为:中和渣：胶固料：水＝50：8.8：38.2。制备步骤如下进行：(1)将中和渣、尾砂、胶固料和水混合，用搅拌机以200r/min的速度搅拌2～3分钟；(2)将搅拌均匀的充填料浆注入模具中，待2～3天后将充填试块脱模；(3)将试块置于养护室内，室内控制恒温20℃，恒湿95％的条件；(4)待规定龄期后，取出试块进行单轴抗压强度测试。以上充填物料试块14d的抗压强度为1.7mpa，28d的抗压强度为1.9mpa，满足井下充填的要求。
实施例3
按照重量份数计，组分质量配比为:中和渣：尾砂：胶固料：钢渣：水＝48：5：6.6：3：37.4。制备步骤如下进行：(1)将中和渣、尾砂、胶固料、钢渣和水混合，用搅拌机以200r/min的速度搅拌2～3分钟；(2)将搅拌均匀的充填料浆注入模具中，待2～3天后将充填试块脱模；(3)将试块置于养护室内，室内控制恒温20℃，恒湿95％的条件；(4)待规定龄期后，取出试块进行单轴抗压强度测试。以上充填物料试块14d的抗压强度为2.4mpa，28d的抗压强度为2.7mpa，满足井下充填的要求。
实施例4
按照重量份数计，组分质量配比为:中和渣：胶固料：水＝49.6：5.4：38。制备步骤如下进行：(1)将中和渣、胶固料、钢渣和水混合，用搅拌机以200r/min的速度搅拌2～3分钟；(2)将搅拌均匀的充填料浆注入模具中，待2～3天后将充填试块脱模；(3)将试块置于养护室内，室内控制恒温20℃，恒湿95％的条件；(4)待规定龄期后，取出试块进行单轴抗压强度测试。以上充填物料试块14d的抗压强度为1.9mpa，28d的抗压强度为2.2mpa，满足井下充填的要求。
实施例5
按照重量份数计，组分质量配比为:中和渣：尾砂：胶固料：水＝35：17：6.5：41.5。制备步骤如下进行：(1)将中和渣、尾砂、胶固料和水混合，用搅拌机以200r/min的速度搅拌2～3分钟；(2)将搅拌均匀的充填料浆注入模具中，待2～3天后将充填试块脱模；(3)将试块置于养护室内，室内控制恒温20℃，恒湿95％的条件；(4)待规定龄期后，取出试块进行单轴抗压强度测试。以上充填物料试块14d的抗压强度为1.7mpa，28d的抗压强度为2.0mpa，满足井下充填的要求。
对比例
不采用中和渣充填，而是采用尾砂充填。按照重量份数计，其组分质量配比为:尾砂：胶固料：水＝46.4：11.6：42。制备步骤如下进行：(1)将尾砂、胶固料和水混合，用搅拌机以200r/min的速度搅拌2～3分钟；(2)将搅拌均匀的充填料浆注入模具中，待2～3天后将充填试块脱模；(3)将试块置于养护室内，室内控制恒温20℃，恒湿95％的条件；(4)待规定龄期后，取出试块进行单轴抗压强度测试。以上充填物料试块14d的抗压强度为0.6mpa，28d的抗压强度为0.7mpa。
从实验结果可知，对比例灰砂比为1：4时，28d抗压强度不超过1mpa，无法满足矿山现场充填要求(大于等于1mpa)。而实施例4中，灰砂比为1：10时，28d抗压强度超过2mpa，远满足井下充填要求。从实施例1、3、5中可知，添加炉渣、尾砂可提高充填体抗压强度。
如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。