一种煤矿膏体充填用无腐蚀液体速凝剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液体速凝剂，特别涉及一种煤矿膏体充填用无腐蚀液体速凝剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 膏体充填开采是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、劣质土、城市垃圾等固体废弃物在 地面加工成无临界流速、不需脱水的膏状浆体，利用泵压和自重通过管道输送到井下，适时 充填采空区的开采方法。目前膏体充填开采普遍存在膏体凝固时间长的问题，导致膏体充 填开采长期处于低效状态。
[0003] 对此，为了实现高效膏体充填开采模式，其中在充填管路出口通过添加液体速凝 剂的办法可极大的缩短了膏体凝结时间，从而提高了煤矿膏体充填开采效率。但是同喷 射混凝土相似，在管路出口加入了速凝剂的膏体材料因快速凝结而失去流动性，导致膏 体无法自流充满采空区。其次目前市面上的液体速凝剂多为高腐蚀型，即PHS 2.0或 PH多12. 5,易在运输和使用过程中对人体造成伤害。再者速凝剂的储存稳定性不好，易出 现沉淀分层现象，给速凝剂的添加工作带来很多不便。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于膏体充填开采的无腐蚀 性、可调节膏体凝结时间且有长期储存稳定性的煤矿膏体充填用无腐蚀液体速凝剂及其制 备方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：该膏体充填用无腐蚀液体速凝剂：PH值为3~5、密度 为I. 4g/cm3、呈弱酸性的无腐蚀性液体速凝剂；添加速凝剂的膏体充填材料能够保持15~ 45min时间的可流动性，2h强度达到0.1 MPa以上，速凝剂储存时间为6个月。
[0006] 所述的膏体速凝剂的成分：铝酸钠、碳酸钠、硫酸铝、醇胺及塑化剂。
[0007] 所述铝酸钠优选含量75~85%，可选择普通工业级铝酸钠。
[0008] 所述碳酸钠优选含量99%以上，可选择普通工业级碳酸钠。
[0009] 所述硫酸铝优选含量50~60%，可选择普通工业级硫酸铝、低铁硫酸铝。
[0010] 所述的醇胺为三乙醇胺，优级品，含量98%以上，可选择工业级三乙醇胺。
[0011] 所述的塑化剂为萘磺酸盐、脂肪酸系减水剂的一种或多种。
[0012] 膏体速凝剂制备方法包括以下步骤： 1)液体铝酸钠的改性：将碳酸钠5~15%加入水中配制成改性剂，将氧化铝含量为 20~30wt%的铝酸钠加入到改性剂中，铝酸钠与改性剂的质量比为12:1~5:1。
[0013] 2)改性铝酸钠与硫酸铝的反应：将步骤1)制得的改性液体铝酸钠滴加到氧化铝 含量为12~16%的硫酸铝溶液中，制得稳定溶液；改性液体铝酸钠与硫酸铝溶液质量比为 1:2-1:4 ； 3)加入0. 5~2%醇胺，搅拌均匀； 4)加入5~10%塑化剂，搅拌均匀即得到成品。
[0014] 所述的步骤1)中，铝酸钠改性整个过程需要在不小于1000 S^1高剪切搅拌调价下 进行，以加快凝胶分散，反应时间为l~2h。
[0015] 所述的步骤2)中，滴加过程在不小于3000S<高剪切条件下进行，为避免氢氧化铝 胶凝团聚结块；滴加时间控制在30~60min，温度控制在20~40°C的范围内，滴加完成后，将 溶液温度缓慢升至60~80°C，保温2h，得到黄色澄清液。
[0016] 所述的步骤3)中，加入醇胺类物质与塑化剂，醇胺类对速凝效果影响不大，但对 Id强度提高效果较明显。
[0017] 所述的步骤4)中，塑化剂加入过程在1000P高剪切条件下进行。
[0018] 有益效果，由于采用了上述方案， 1、按照JC477-2005的实验条件，本发明在较低的掺量3~6%范围内，能够使水泥净浆在 3分钟内初凝，在8分钟内终凝。
[0019] 2、按照JC477-2005的实验条件，本发明在能够使砂浆1天强度在8MPa以上，28d 强度保存率大于90%。
[0020] 3、液体速凝剂的PH值为3~5，在15~45min时间内可自由调节流动性，-20~40 °C 条件下储存6个月不出现沉淀分层等现象。
[0021] 优点：所述的无腐蚀液体速凝剂生产原料来源广，制备工艺相对简单。克服了普通 速凝剂在煤矿膏体充填开采使用中出现的凝结时间超短、流动时间不可控、腐蚀性大及储 存稳定性差的问题，使得膏体充填效率极大提高，充填技术更加成熟，在一定程度上促进了 煤矿膏体充填技术的发展。
【具体实施方式】
[0022] 以下实例描述了本发明方法制备无腐蚀性液体速凝剂的过程，并且这些实例以说 明的方式给出，但这些实例并不限定本发明的保护范围。
[0023] 该膏体充填用无腐蚀液体速凝剂：pH值为3~5、密度为I. 4g/cm3、呈弱酸性的无腐 蚀性液体速凝剂；添加速凝剂的膏体充填材料能够保持15~45min时间的可流动性，2h强 度达到0.1 MPa以上，速凝剂储存时间为6个月。
[0024] 所述的膏体速凝剂的成分：铝酸钠、碳酸钠、硫酸铝、醇胺及塑化剂。
[0025] 所述铝酸钠优选含量75~85%，可选择普通工业级铝酸钠。
[0026] 所述碳酸钠优选含量99%以上，可选择普通工业级碳酸钠。
[0027] 所述硫酸铝优选含量50~60%，可选择普通工业级硫酸铝、低铁硫酸铝。
[0028] 所述的醇胺为三乙醇胺，优级品，含量98%以上，可选择工业级三乙醇胺。
[0029] 所述的塑化剂为萘磺酸盐、脂肪酸系减水剂的一种或多种。
[0030] 膏体速凝剂制备方法包括以下步骤： 1)液体铝酸钠的改性：将碳酸钠5~15%加入水中配制成改性剂，将氧化铝含量为 20~30wt%的铝酸钠加入到改性剂中，铝酸钠与改性剂的质量比为12:1~5:1。
[0031] 2)改性铝酸钠与硫酸铝的反应：将步骤1)制得的改性液体铝酸钠滴加到氧化铝 含量为12~16%的硫酸铝溶液中，制得稳定溶液；改性液体铝酸钠与硫酸铝溶液质量比为 1:2-1:4 ； 3) 加入0. 5~2%醇胺，搅拌均匀； 4) 加入5~10%塑化剂，搅拌均匀即得到成品。
[0032] 所述的步骤1)中，铝酸钠改性整个过程需要在不小于1000 S4高剪切搅拌调价下 进行，以加快凝胶分散，反应时间为l~2h。
[0033] 所述的步骤2)中，滴加过程在不小于3000S4高剪切条件下进行，为避免氢氧化铝 胶凝团聚结块；滴加时间控制在30~60min，温度控制在20~40°C的范围内，滴加完成后，将 溶液温度缓慢升至60~80°C，保温2h，得到黄色澄清液。
[0034] 所述的步骤3)中，加入醇胺类物质与塑化剂，醇胺类对速凝效果影响不大，但对所 述铝酸钠优选含量75~85%，可选择普通工业级铝酸钠。
[0035] 所述碳酸钠优选含量99%以上，可选择普通工业级碳酸钠。
[0036] 所述硫酸铝优选含量50~60%，可选择普通工业级硫酸铝、低铁硫酸铝。
[0037] 所述的醇胺为三乙醇胺，优级品，含量98%以上，可选择工业级三乙醇胺。
[0038] 所述的塑化剂为萘磺酸盐、脂肪酸系减水剂的一种或多种。
[0039] 提高效果较明显。
[0040] 所述的步骤4)中，塑化剂加入过程在1000P高剪切条件下进行。
[0041] 实施例1 : 一、 液体铝酸钠改性：在高剪切搅拌（1000 S4)的状态将50份液体铝酸钠缓慢加入到10 份5%的碳