本发明涉及高水填充材料领域，具体涉及一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料及制备方法。
背景技术：
赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。我国氧化铝生产过程中每年排出的赤泥量就达600万吨，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。赤泥堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染。裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。所以最大限度的限制赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
我国煤炭资源丰富，但其赋存特点“三下”压煤比较普遍，煤矿开采造成地表沉陷、建筑物破坏及地下水及土地资源减少，使矿区生态环境问题越来越突出。矿山充填采矿可降低工作面高应力，减少采空区沉陷，提高矿石回采率，改善岩层控制状况以及减少尾矿和废石的地面堆存。所以，充填开采法越来越普遍。传统胶结充填采矿一般为硅酸盐水泥，用量为150～300kg·m-3，水泥价格上涨推高了充填成本，使得矿山充填采矿的经济效益下降，制约了充填采矿技术的应用和发展。因此，急需一种能满足实际工程需要并经济环保的充填材料。目前，已有部分学者将赤泥用于充填材料制备领域，然而现有技术利用的赤泥均为提炼氧化铝后产生的流动态的赤泥汤经过压滤去除水分的赤泥，而对于赤泥的利用，需进一步进行烘干与粉磨，消耗大量时间与能源，并且不能解决赤泥的毒性问题，对土壤与地下水造成污染。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料，该高水充填材料早期强度高、流动性好、膨胀性好，能完全充填接顶、无毒性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料，原料由a组分和b组分组成，其中，
a组分按质量份数计，包括赤泥汤40～60份、全尾砂30～50份、水200～400份、固化剂3～10份；
b组分按质量份数计，包括钝化剂45～60份、铝粉40～60份；
所述赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，所述赤泥汤的含水率为55～65％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。采用赤泥汤可以化简烘干粉磨的过程，赤泥汤含水率高，可大大节约成本。赤泥汤与固化剂、钝化剂配合后会使料浆性质稳定，抑制其中重金属元素的释放。以赤泥汤和全尾砂为原料可以充分利用其所有成分，适当提高充填料浆的浓度。
本发明的目的之二是提供一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料的制备方法，将a组分的原料置于无重力搅拌机中搅拌均匀，将b组分的原料直接混合即可，其中，
a组分按质量份数计，包括赤泥汤40～60份、全尾砂30～50份、水200～400份、固化剂3～10份；
b组分按质量份数计，包括钝化剂45～60份、铝粉40～60份；
所述赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，所述赤泥汤的含水率为55～65％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
本发明的有益效果为：
1、本发明的高水充填材料具有早期强度高、流动性好、膨胀性好，能完全充填接顶、无毒性等优点，且制作流程简单、易于推广。
2、本发明直接利用赤泥汤含水率高的特点，无需对赤泥进行烘干和粉磨，大大减少了时间和能源的消耗，省时省力。
3、本发明中的钝化剂，能够对重金属元素产生吸附、配合和共沉淀作用，限制重金属的移动，提高重金属的稳定性，抑制其再次释放，实现绿色充填。
4、本发明中的铝粉能够使高水充填材料能够主动施压接顶充填采空区，有效控制地压活动，限制地表沉降，实现安全采矿，保护地表不遭破坏，维持原有生态环境。
5、本发明能够大宗利用固废，实现固废资源化利用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在对于赤泥的利用需进一步进行烘干与粉磨并且不能解决赤泥的毒性问题的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料及制备方法。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料，原料由a组分和b组分组成，其中，
a组分按质量份数计，包括赤泥汤40～60份、全尾砂30～50份、水200～400份、固化剂3～10份；
b组分按质量份数计，包括钝化剂45～60份、铝粉40～60份；
所述赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，所述赤泥汤的含水率为55～65％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
优选的，所述固化剂为水泥、石灰、石膏粉中的至少一种。添加固化剂可使料浆性质稳定、均匀并不易离析。采用水泥、石灰、石膏粉作固化剂可以提高充填材料早期强度并同时可实现对重金属元素的抑制。
优选的，所述钝化剂为膨润土、脱硫石膏、粉煤灰中的至少一种。采用膨润土、脱硫石膏、粉煤灰这三种钝化剂抑制重金属元素释放的能力强，混合利用效果更佳。
更进一步优选的，所述钝化剂为膨润土、脱硫石膏、粉煤灰中两种的混合。经对比实现发现，两种成分的组合的钝化效果优于单一成分的钝化效果。
优选的，水灰比为5～7:1。水灰比是指：水与赤泥汤、全尾砂的比例。水灰比为5～7:1可以保证充填料浆使用时具有较好的悬浮性和流动性，实现中低浓度料浆的水力输送，避免了高浓度输送的困难，简化工艺工程，降低充填成本。
本申请的另一种实施方式，提供了一种利用赤泥汤的无毒高水充填材料的制备方法，将a组分的原料置于无重力搅拌机中搅拌均匀，将b组分的原料直接混合即可，其中，
a组分按质量份数计，包括赤泥汤40～60份、全尾砂30～50份、水200～400份、固化剂3～10份；
b组分按质量份数计，包括钝化剂45～60份、铝粉40～60份；
所述赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，所述赤泥汤的含水率为55～65％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
优选的，所述固化剂为水泥、石灰、石膏粉中的至少一种。
优选的，所述钝化剂为膨润土、脱硫石膏、粉煤灰中的至少一种。
更进一步优选的，所述钝化剂为膨润土、脱硫石膏、粉煤灰中两种的混合。
优选的，水灰比为5～7:1。
本申请的第三种实施方式，提供了一种上述高水充填材料的使用方法，将a组分的原料置于无重力搅拌机中搅拌均匀获得浆料a，将b组分的原料直接混合获得物料b，将物料b添加至浆料a中后进行充填。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例1
本实施例的水灰比为5:1
a组分的原料如表1所示，b组分的原料如表2所示。
表1a组分的原料组成
赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，赤泥汤的含水率为58％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
表2b组分的原料组成
按照表1的原料组成称料，加入至置于无重力搅拌机中搅拌均匀获得浆料a，按照表2的原料组成称料后混合获得物料b，将物料b添加至浆料a中后进行充填，进行检测，检测结果如表3.1～3.2所示。
表3.1实施例1的高水充填材料的重金属含量
表3.2实施例1的高水充填材料的充填性能
实施例2
本实施例的水灰比为6:1
a组分的原料如表4所示，b组分的原料如表5所示。
表4a组分的原料组成
赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，赤泥汤的含水率为59％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
表5b组分的原料组成
按照表4的原料组成称料，加入至置于无重力搅拌机中搅拌均匀获得浆料a，按照表5的原料组成称料后混合获得物料b，将物料b添加至浆料a中后进行充填，进行检测，检测结果如表6.1～6.2所示。
表6实施例2的高水充填材料的重金属含量
表6.2实施例2的高水充填材料的充填性能
实施例3
本实施例的水灰比为7:1
a组分的原料如表7所示，b组分的原料如表8所示。
表7a组分的原料组成
赤泥汤为提炼氧化铝后产生的流动态含有赤泥的废料，赤泥汤的含水率为64％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
表8b组分的原料组成
按照表7的原料组成称料，加入至置于无重力搅拌机中搅拌均匀获得浆料a，按照表8的原料组成称料后混合获得物料b，将物料b添加至浆料a中后进行充填，进行检测，检测结果如表9.1～9.2所示。
表9.1实施例3的高水充填材料的重金属含量
表9.2实施例3的高水充填材料的充填性能
实施例4
a组分的原料如表1所示，b组分的原料如表2所示。
表10a组分的原料组成
赤泥汤为赤泥干燥粉磨后与水混合获得，赤泥汤的含水率为14.3％(质量)，所述全尾砂为未经分选的全粒级尾砂。
表11b组分的原料组成
按照表10的原料组成称料，加入至置于无重力搅拌机中搅拌均匀获得浆料a，按照表11的原料组成称料后混合获得物料b，将物料b添加至浆料a中后进行充填，进行检测，检测结果如表12.1～12.2所示。
表12.1实施例4的高水充填材料的重金属含量
表12.2实施例4的高水充填材料的充填性能
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。