本发明属于矿山充填技术领域，具体涉及一种胶凝材料及其应用。
背景技术
矿产资源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，是国家得以繁荣富强的决定因素之一。在我国采矿业是国民经济发展的基础产业，改革开放40年来，矿产资源的大量开发利用支撑了国民经济持续快速发展，但同时也带来了巨大的环境压力，如废弃尾砂堆积会占用大量土地，造成土地毒化和酸化；并且现在矿山常采用充填采矿技术，该技术是利用废弃尾砂为骨料，添加一定的胶凝材料和水制备成料浆，充填到井下采空区，凝结硬化后有一定的强度，一般要求胶结充填体的28d抗压强度为1-5mpa，后期抗压强度不降低。然而有色金属矿尾砂多含硫化物，在地表或近地表的氧化条件下，易氧化分解形成易溶于水的硫酸盐和酸性排水。当采用现有的硅酸盐水泥做胶凝材料时，胶结充填体内部的硫酸盐会与水泥水化产物氢氧化钙发生反应，生成具有膨胀性的产物二次石膏和钙矾石，造成胶结充填体的开裂和井下采空区的塌陷，因此现有技术需要进一步的改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于含硫化物矿山尾砂胶结充填体的胶凝材料及其应用。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃0.1-2份、碳酸盐0.1-2份、活性氧化镁1-15份和粒化高炉矿渣粉81-99份。
进一步的，所述水玻璃的模数为1.2-1.5。
进一步的，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过600-1000℃煅烧并磨细而成，粒径为10-80µm。
进一步的，所述粒化高炉矿渣粉为s105，s95和s75三种产品中的一种或两种及其以上混合物。
进一步的，所述的粒化高炉粉为s95。
进一步的，由以下重量份数的原料制成：水玻璃1份、碳酸盐1份、活性氧化镁5份和粒化高炉矿渣粉93份。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用。
进一步的，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的3%~20%。
进一步的，所述的胶凝材料占总固体质量的14%。
本发明的胶凝材料与硫化物矿山尾砂胶结的充填体不会开裂，后期抗压强度不降低。本发明所提供的水玻璃、碳酸盐、活性氧化镁和粒化高炉矿渣粉原料来源广泛，其中水玻璃和碳酸盐是普通的化工原材料，价格便宜；活性氧化镁是由菱镁矿经600-1000℃煅烧并磨细而成，我国菱镁矿资源非常丰富；本发明中的水玻璃、碳酸盐、活性氧化镁和粒化高炉矿渣粉均为固体粉末，按一定比例混合即成胶凝材料；与普通硅酸盐水泥相比，本发明的胶凝材料的生产工艺简单，能耗低，而且还消耗大量工业废料，具有较好的环境效益和经济效益。
具体实施方式
实施例1：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃0.1份、碳酸盐0.1份、活性氧化镁1份和粒化高炉矿渣粉81份，所述水玻璃的模数为1.2，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过600℃煅烧并磨细而成，粒径为10µm，所述粒化高炉矿渣粉为s105。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的3%。
实施例2：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃1.05份、碳酸盐1.05份、活性氧化镁8份和粒化高炉矿渣粉90份，所述水玻璃的模数为1.35，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过800℃煅烧并磨细而成，粒径为45µm，所述粒化高炉矿渣粉为s105，s95和s75的混合物。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的11.5%。
实施例3：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃2份、碳酸盐2份、活性氧化镁15份和粒化高炉矿渣粉99份，所述水玻璃的模数为1.5，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过1000℃煅烧并磨细而成，粒径为80µm，所述粒化高炉矿渣粉为s75。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的20%。
实施例4：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃1份、碳酸盐1份、活性氧化镁12份和粒化高炉矿渣粉86份，所述水玻璃的模数为1.3，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过800℃煅烧并磨细而成，粒径为40µm，所述粒化高炉矿渣粉为s105和s95混合物。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的8%。
实施例5：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃1.2份、碳酸盐1.2份、活性氧化镁10份和粒化高炉矿渣粉85份，所述水玻璃的模数为1.4，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过700℃煅烧并磨细而成，粒径为50µm，所述粒化高炉矿渣粉为s95和s75混合物。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的17%。
实施例6：
一种胶凝材料，由以下重量份数的原料制成：水玻璃1份、碳酸盐1份、活性氧化镁5份和粒化高炉矿渣粉93份，所述水玻璃的模数为1.2，所述的活性氧化镁由菱镁矿经过1000℃煅烧并磨细而成，粒径为80µm，平均粒径50µm，所述粒化高炉矿渣粉为s95。
一种所述的胶凝材料在含硫化物矿山尾砂胶结充填体的应用，由以下步骤组成，将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，其中胶凝材料占总固体质量的14%。
试验例1：
按照实施例1的应用方法制得矿山尾砂胶结充填体，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
试验例2
按照实施例2的应用方法制得矿山尾砂胶结充填体，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
试验例3
按照实施例3的应用方法制得矿山尾砂胶结充填体，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
试验例4
按照实施例4的应用方法制得矿山尾砂胶结充填体，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
试验例5
按照实施例5的应用方法制得矿山尾砂胶结充填体，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
试验例6
按照实施例6的应用方法制得矿山尾砂胶结充填体，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
将试验例1、试验例2、试验例3、试验例4、试验例5与试验例6对比可知，并且实施例6所制备的胶凝材料添加到尾砂中制备的膏体胶结充填体，短期-长期的抗压强度最好。因此，实施例6为本发明中胶凝材料的最佳配比。
试验例7：
使用将胶凝材料、含硫化物矿山尾砂和水混合均匀，胶凝材料为42.5强度等级的普通硅酸盐水泥，胶凝材料占总固体质量的20%，将该矿山尾砂胶结充填体根据《水泥胶砂强度检验方法（iso）》（gb/t17671-1999）进行检测，其中，检测中所使用的尾砂是铅锌矿细尾砂，含硫量为14.75%，小于20μm的尾砂颗粒69.56%；料浆坍落度为180mm，拌合用水为尾砂沉淀后上层水，so42-含量为1482mg/l，养护用水为城市自来水，检测的结果如下：
将试验例1、试验例2、试验例3、试验例4、试验例5、试验例6与试验例7的检测结果对比，由以上数据可知，当采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥作为胶凝材料且胶凝材料占总固体质量的20%时，28d抗压强度满足要求，但90d后抗压强度急剧降低，到360d降低到0.321mpa，这种采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥作为胶凝材料制得的充填体遇水即软化，失去充填体的作用，而使用本发明的胶凝材料所制得的制得的充填体在90d以后其抗压强度持续增大。