一种利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采矿用早强充填凝胶材料，具体涉及一种利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料。
【背景技术】
[0002]资源开采与冶金工业生产过程中会排放出大量的矿渣、脱硫石膏、脱硫灰渣、电石渣和粉煤灰等固体废弃物。一方面，废弃物堆放占用了大量土地，污染环境；另一方面，工业废弃物可作为二次资源，不加以利用的大量堆放必然造成资源浪费。因此，利用固体废弃物制备矿山所需要的充填凝胶材料，不仅可以实现固体废弃物的资源化利用，减少废弃物堆放占用土地，而且还能够降低充填采矿成本，提高采矿经济效益。
[0003]对于矿渣、脱硫石膏、粉煤灰等固体废弃物的资源化利用，目前大多仍局限于水泥掺合料，成本高，固废的资源利用附加值低。充填矿山对充填凝胶材料的需求量大，水泥添加的充填凝胶材料已不能满足使用需求。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供了一种用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，该凝胶材料采用电石渣和脱硫石膏作为主要复合激发剂，对具有潜在活性的矿渣微粉和粉煤灰混合料进行高效激发，通过少量外加剂来提高充填凝胶材料的早期强度，用于下向分层胶结充填法采矿。
[0005]上述目的是通过下述方案实现的。
[0006]一种利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，其特征在于，该充填凝胶材料的成分以重量百分比计包括:电石渣4% —6%、脱硫石膏16% —18%、工业芒硝2% — 3%、五水亚硫酸钠1% — 2%、粉煤灰5% —15%和矿渣微粉62% — 72%。
[0007]根据上述的利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，其特征在于，所述电石渣的化学成分以重量百分比计包括:65% — 68%CaO，2% — 3%A1203，4% — 5%Si02，SO3〈0.15%，Fe0〈0.5%，烧失量〈26%，余量为杂质。
[0008]根据上述的利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，其特征在于，所述脱硫石膏化学成分以重量百分比计包括:32 % —34%CaO, 1% — 2%A1203，7% — 8%MgO，3% — 4%Si02，45% — 47%S03，Fe0<0.1%，烧失量〈10%，余量为杂质。
[0009]根据上述的利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，其特征在于，所述粉煤灰化学成分以重量百分比计包括:37 % — 39%CaO, 15% — 16%A1203，10% — ll%MgO，31%—33%Si02，SO3〈0.1%，Fe0〈0.1%，Μη203〈0.5%，余量为杂质。
[0010]根据上述的利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，其特征在于，所述矿渣微粉的化学成分以重量百分比计包括:37 % —39%CaO, 15% — 16%A1203，10% — ll%MgO，31%—33%Si02，SO3〈0.1%，Fe0〈0.1%，Μη203〈0.5%，余量为杂质。
[0011]根据上述的利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料，其特征在于，所述充填凝胶材料为粉体，粉体的粒度分布为:d1(l= 4.0—5.0 ym、d5(l= 10.0—12.0 ym、d9(l= 42.0—44.0 μ m, dav= 17.0—19.0 μ m，粉体的比表面积为 410—430m 2/kg。
[0012]本发明的有益效果:
本发明以电石渣和脱硫石膏作为复合激发剂，采用芒硝和亚硫酸钠作为早强外加剂，对具有潜在活性的水淬渣粉和粉煤灰进行高效激发，从而产生水化凝胶作用，在水化反映过程中结石硬化，形成具有强度较高的胶结充填体。本发明所制备的充填凝胶材料的原材料主要为废弃的电石渣、脱硫石膏、水淬渣和粉煤灰，含量为95%以上，材料来源广，易粉磨，制备凝胶材料的成本低、工艺简单。此外，固体废弃物的有效利用科减少固体废弃物的对方，提高其利用率，节能环保。
【具体实施方式】
[0013]本发明的充填凝胶材料适用于棒磨砂充填骨料，其粒度分布为:d1(l= 0.14-0.16mm、d50= 0.75—0.95mm、d60= 1.25—1.43mm、d90= 3.1—3.3mm，dav= 0.55—0.75mm0
[0014]本发明的利用固体废弃物制备的早强充填凝胶材料为粉体，粉体的粒度分布为:d10= 4.0—5.0 μ m、d 50= 10.0—12.0 μ m、d 90= 42.0—44.0 μ m，d av= 17.0—19.0 μ m，粉体的比表面积为410—430m2/kg。充填凝胶材料的成分按重量百分比计包括:电石渣4% —6 %、脱硫石膏16 % —18 %、工业芒硝2% — 3%、五水亚硫酸钠1% — 2%、粉煤灰5% —15%和矿渣微粉62% — 72%。其中电石渣的化学成分以重量百分比计包括:65% — 68%CaO，2%—3%A1203，4% — 5%Si02，SO3〈0.15%，Fe0〈0.5%，烧失量〈26%，余量为杂质；脱硫石膏化学成分以重量百分比计包括:32 % — 34%Ca0，1% — 2%A1203，7% — 8%Mg0，3% — 4%Si02，45% — 47%S03，Fe0<0.1%，烧失量〈10%，余量为杂质；粉煤灰化学成分以重量百分比计包括:1% — 2%Ca0、12% — 14%A1203、2% — 4%Mg0、30% — 34%Si02，其他46% — 55% ;矿渣微粉的化学成分以重量百分比计包括:37 % —39%Ca0，15% — 16%A1203，10% — ll%MgO，31% — 33%Si02，SO3〈0.1%，Fe0〈0.1%，Μη203<0.5%，余量为杂质。
[0015]下面用具体实施例对本发明进行进一步的说明。
[0016]实施例1
充填胶凝材料的化学成分按重量百分比计包括:电石渣4%、脱硫石膏16%、工业芒硝2%、五水亚硫酸钠1%、粉煤灰5%和矿渣微粉72 %。混合后，用球磨机将原材料研磨成粉体，粉体的粒度分布为:d1(l= 4.0 μπκ d 50= 10.0 μπκ d 90= 42.0 μπι，d av= 17.0 μ m，粉体的比表面积为430m2/kg。
[0017]其中，电石渣的化学成分以重量百分比计包括:65% Ca0，3%Al203，5%Si02，SO3〈0.15%，Fe0<0.5%，烧失量25%，余量为杂质；脱硫石膏化学成分以重量百分比计包括:32%Ca0，2%Al203，8%Mg0，4%Si02，47%S03，Fe0<0.1%，烧失量6%，余量为杂质；粉煤灰化学成分以重量百分比计包括:1% Ca0、12%Al203、2%Mg0、30%Si02，其他55% ;矿渣微粉的化学成分以重量百分比计包括:37% CaO, 15%A1203，10%Mg0，31%Si02，SO3〈0.1%，Fe0〈0.1%，Μη2