含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿山采空区的胶结充填方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采矿领域，具体涉及一种含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿 山采空区的胶结充填方法。
【背景技术】
[0002] 矿山企业在选矿完成后，多以泥浆形式外排选矿时产生的废弃矿渣，这些废弃矿 渣经日积月累形成尾矿库，尾矿库不仅占地面积大，而且极具安全隐患。充填采矿法是随回 采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的一种采矿方法，而以尾矿作为充填料应用在 充填采矿中可较为合理有效的利用尾矿。在进行充填时，将水泥等胶凝材料和尾砂等配制 成浆状胶结物料，用管道借水力或机械输送至采场，该浆状胶结物料凝固后形成一定强度 和体积稳定的固化体，从而实现对采空区的充填。
[0003] 通过以普通硅酸盐水泥为胶凝材料固化含硫尾砂来进行充填采矿时，固相体积增 大1倍以上，并且固相体积在一定时期内持续增大，由此带来的体积膨胀对已有充填体结构 产生破坏，充填体后期强度降低，耐久性得不到保障。而且随着采矿工艺发展，全尾砂中细 颗粒含量越来越高，无疑增加了全尾砂胶结固化的难度和成本，使用一般硅酸盐水泥无论 在技术性能还是经济成本上均难以满足矿山要求。
【发明内容】
[0004] 本申请实施例通过提供一种含硫尾砂固化剂和含硫尾砂胶结充填料及矿山采空 区的胶结充填方法，解决了普通硅酸盐水泥固化含硫尾砂时出现充填体体积膨胀和后期强 度降低的问题，提高了含硫尾砂胶结充填体的早期强度，并确保了后期的稳定性。
[0005] 为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
[0006] -方面，本发明实施例提供了一种含硫尾砂固化剂，由以下重量份的组分组成:硅 酸盐水泥0.03~0.1份，活性矿物掺合料0.70~0.85份，碱金属的硫酸盐和/或碱土金属的 硫酸盐0.10~0.15份，活性激发剂0.03~0.05份，碱金属的氢氧化物和/或碱土金属的氢氧 化物0~0.03份。
[0007] 作为优选，所述活性矿物掺合料选自粒化高炉矿渣、固硫灰渣、粉煤灰、转炉钢渣 和天然火山灰中的至少一种。
[0008] 作为优选，所述碱金属的硫酸盐为硫酸钾和硫酸钠中的一种或两种，所述碱土金 属的硫酸盐为硫酸钙。
[0009] 作为优选，所述活性激发剂选自氯化钙、氯化钠、亚硝酸钙和亚硝酸钠中的至少一 种。
[0010] 作为优选，所述碱金属的氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种，所述 碱土金属的氢氧化物为氢氧化钙。
[0011]作为优选，所述粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为350~700m2/kg;所述固硫灰渣的 勃氏比表面积为350~500m2/kg。
[0012] 作为优选，所述粉煤灰的勃氏比表面积为400~700m2/kg;所述转炉钢渣的勃氏比 表面积为400~700m 2/kg;所述天然火山灰的细度不低于200目。
[0013] 另一方面，本发明实施例还提供了一种含硫尾砂胶结充填料，由以下组分组成:含 硫尾砂砂体、含硫尾砂固化剂和水;所述含硫尾砂固化剂为上述含硫尾砂固化剂。
[0014] 作为优选，所述含硫尾砂固化剂的质量为所述含硫尾砂砂体质量的10%_25% ;所 述含硫尾砂胶结充填料的质量浓度为55%-70%。
[0015] 另外，本发明实施例还提供了一种矿山采空区的胶结充填方法，包括以下步骤:将 含硫尾砂胶结充填料搅拌均匀，再输送到矿山采空区进行充填，在矿井中养生3-28天后再 进行后续操作；
[0016] 其中，所述含硫尾砂胶结充填料为上述含硫尾砂胶结充填料。
[0017] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0018] 1、本申请实施例通过改进含硫尾砂固化剂的配方，提高了含硫尾砂胶结充填体的 早期强度，并确保了后期的稳定性，实现了矿山采空区的快速充填固化。
[0019] 2、本申请实施例提供的含硫尾砂固化剂可以直接固化全尾砂，无需对尾砂进行分 级筛选，基本实现尾砂的全部利用，减少了采用细粒尾砂的筑坝成本，保护生态环境;而且 在该固化剂中工业废渣的使用量超过67%，降低了固化剂生产过程的能耗和C0 2排放。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0021] 实施例1
[0022] (1)按照下列重量称取含硫尾砂固化剂的干燥原料:硅酸盐水泥0.07kg，粒化高炉 矿渣0.75kg，硫酸钙0.12kg，氯化钙0.03kg，消石灰粉(氢氧化钙)0.03kg，其中粒化高炉矿 渣的勃氏比表面积为350m 2/kg;将上述原料放入搅拌机中拌合，拌匀后形成粉状含硫尾砂 固化剂，密封保存；
[0023] (2)将上述制备好的含硫尾砂固化剂与8.94kg质量浓度为67 %的含硫尾砂浆体混 合，其中含硫尾砂固化剂的质量占含硫尾砂浆体中砂体质量的16.7 %，向混合浆体中加水 使其质量浓度调整为68%，搅拌均匀后得含硫尾砂胶结充填料；
[0024] (3)将上述制备好的含硫尾砂胶结充填料浇筑于钢制试模中成型，将试样在室温 静置1天后收面，待失去塑性后拆模，拆模后在室温为20±2°C，相对湿度2 90%的标准养护 室中养护至规定龄期，再按《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)测定抗压强 度。
[0025] 实施例2
[0026] (1)按照下列重量称取含硫尾砂固化剂的干燥原料:硅酸盐水泥0.03kg，粒化高炉 矿渣0.35kg，转炉钢渣0.5kg，硫酸|丐0.15kg，氯化钠0.01 g，亚硝酸|丐0.04kg，氢氧化钾 0.02kg，其中粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为500m2/kg，转炉钢渣的勃氏比表面积为400m2/ kg;将上述原料放入搅拌机中拌合，拌匀后形成粉状含硫尾砂固化剂，密封保存；
[0027] (2)将上述制备好的含硫尾砂固化剂与17.6kg质量浓度为62.5%的含硫尾砂浆体 混合，其中含硫尾砂固化剂的质量占含硫尾砂浆体中砂体质量的10 %，向混合浆体中加水 使其质量浓度调整为60%，搅拌均匀后得含硫尾砂胶结充填料；
[0028] (3)将上述制备好的含硫尾砂胶结充填料浇筑于钢制试模中成型，将试样在室温 静置1天后收面，待失去塑性后拆模，拆模后在室温为20±2°C，相对湿度2 90%的标准养护 室中养护至规定龄期，再按《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)测定抗压强 度。
[0029] 实施例3
[0030] (1)按照下列重量称取含硫尾砂固化剂的干燥原料:硅酸盐水泥0.05kg，粒化高炉 矿渣0.15kg，转炉钢渣0.40kg，固硫灰渣0.25kg，硫酸钠0.10kg，亚硝酸钠0.05kg，消石灰粉 (氢氧化钙)〇. 〇 1 kg，氢氧化钠0.02kg，其中粒化高炉矿渣的勃氏比表面积为700m2/kg，转炉 钢渣的勃氏比表面积为550m 2/kg，固硫灰渣为直接从流化床锅炉烟道收集到的原状固硫灰 渣，其勃氏比表面积为500m2/kg;将上述原料放入搅拌机中拌合，拌匀后形成粉状含硫尾砂 固化剂，密封保存；
[0031] (2)将上述制备好的含硫尾砂固化剂与7.6kg质量浓度为54.2%的含硫尾砂浆体 混合，其中含硫尾砂固化剂的质量占含硫尾砂浆体中砂体质量的25 %，向混合浆体中加水 使其质量浓度调整