提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料及用途的制作方法

本申请涉及尾矿充填领域，更具体地说，它涉及一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料及用途。

背景技术：

1、针对采、选一体的矿山企业，技术路线采用“粗粒制砂-细粒充填”，通过粗粒尾矿分级回收和微细粒尾矿膏体浓缩等综合技术手段，成功实现低品位铁矿山的无尾排放。

2、针对于传统的矿山原粗粒尾矿充填工艺，因为变为了微细粒膏体尾矿充填，充填尾矿粒度发生了明显变化，传统的粗粒尾矿充填胶凝材料无法实现对微细粒尾矿的有效胶结，导致微细粒膏体尾矿固结体早期强度发展缓慢。

技术实现思路

1、为了实现对微细粒尾矿的有效交集，提高微细粒膏体尾矿固结体早期强度发展速度，本申请提供一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料及用途。

2、第一方面：

3、本申请提供一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，采用如下的技术方案：

4、一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：高炉矿渣50～70份、水泥15～25份、石膏15～25份、促进组分17～22份，所述促进组分包括促进剂、补偿剂和连接剂，所述促进剂、补偿剂和连接剂三者重量之比为3～6:2～4:12。

5、通过采用上述技术方案，首先以连接剂作为载体使得促进剂和补偿剂加入胶凝材料中，混合后促进剂促进胶凝材料的水化，从而使得早期强度发展速度加快，补偿剂对胶凝材料水化收缩进行补偿，从而在提高早期强度的同时提高整体结构稳定性。

6、优选的，所述促进剂包括氯化钙和氯化铝，所述氯化钙和氯化铝二者重量之比为2:1。

7、通过采用上述技术方案，以氯化钙和氯化铝提供氯离子促进凝胶材料水化过程中c3a转化为水化氯铝酸钙，从而加速胶凝材料早期强度发展，有效提高胶凝材料早期强度，进而有效提高尾矿充填固化效率。

8、优选的，所述补偿剂包括明矾石和无水硫铝酸钙，所述明矾石和无水硫铝酸钙二者重量之比为1:1。

9、通过采用上述技术方案，当明矾石和无水硫铝酸钙用作补偿剂时，胶凝材料在水化过程中因为c3a受氯化钙和氯化铝提供的氯离子影响而大量生成水化氯铝酸钙而早期强度快速发展，但是胶凝材料发生收缩，而明矾与无水硫铝酸钙与水化过程中的氢氧化钙结合生成水化硫铝酸钙，在提高胶凝材料抗拉强度的同时对胶凝材料收缩进行补偿，从而减少收缩带来的不良影响。

10、优选的，所述连接剂包括负载体、粘接树脂和保护纤维，所述负载体、粘接树脂和保护纤维三者重量之比为4:1:1。

11、通过采用上述技术方案，负载体对促进剂和补偿剂起到负载作用，粘接树脂使得促进剂和补偿剂在负载体上的连接强度增强，而保护纤维则位于外层对促进剂和补偿剂进行保护，使得促进剂和补偿剂在混合过程中能处于相邻位置且发挥作用，有利于促进胶凝材料早期强度发展的同时对收缩进行补偿，提高整体稳定性。

12、优选的，所述负载体包括磷石膏、改性玉米淀粉和三乙醇胺，所述磷石膏、改性玉米淀粉和三乙醇胺三者重量之比为10:1:1。

13、通过采用上述技术方案，磷石膏受三乙醇胺和改性玉米淀粉影响而整体形成负载颗粒，在此情况下，外层的促进剂和补偿剂先对胶凝材料早期强度发展进行促进，然后再通过磷石膏以及三乙醇胺作用，进一步促进胶凝材料强度增强。

14、优选的，所述负载体由以下步骤制得：将改性玉米淀粉加水制得粘接剂，然后与磷石膏以及三乙醇胺混合通过圆盘造粒，烘干后制得负载体。

15、通过采用上述技术方案，以改性玉米淀粉作为粘接剂，三乙醇胺作为磷石膏改性剂，所制得的负载体作为最内部的颗粒组分对促进剂和补偿剂进行负载，便于使得促进剂与补偿剂位于相近位置，有利于补偿剂对促进剂影响而收缩的部位进行补偿，同时使得磷石膏在促进剂和补偿剂发挥作用的同时参与水化反应，进一步促进胶凝材料早期强度的发展。

16、优选的，所述促进组分由以下步骤制得：先将负载体与粘接树脂混合搅拌，加入促进剂和补偿剂后继续搅拌，搅拌均匀后加入保护纤维，继续搅拌均匀以后烘干制得促进组分。

17、通过采用上述技术方案，采用依次负载的顺序将促进剂和补偿剂的混合物先负载于负载体上，再将保护纤维负载于其上，进而制得促进组件，其中保护纤维位于最外层对促进剂和补偿剂进行防护，在与尾矿混合后保护纤维溶解脱离从而对充填强度进行提高。

18、第二方面：

19、本申请提供一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料的用途，采用如下的技术方案：

20、一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料的用途，将细粒尾矿和胶凝材料混合进行充填，细粒尾矿浓度为53％，细粒尾矿与胶凝材料二者重量之比为13:1。

21、综上所述，本申请具有以下有益效果：

22、1、由于本申请采用连接剂作为载体将促进剂和补偿剂加入到胶凝材料中，当该胶凝材料用于尾矿填充时，首先胶凝材料与尾矿混合，在形成早期强度的过程中，促进剂促进胶凝材料水化加快胶凝材料早期强度发展速度，在此过程中因胶凝材料早期强度快速形成，此时胶凝材料收缩而补偿剂则对收缩进行补偿，有效减少收缩带来的不良影响。

23、2、本申请中优选采用氯化钙和氯化铝作为促进剂，此二者提供氯离子促进凝胶材料水化过程中c3a转化为水化氯铝酸钙，从而加速胶凝材料早期强度发展，有效提高胶凝材料早期强度发展速度，使得胶凝材料快速达成一定强度，进而有效提高尾矿充填固化效率。

24、3、本申请中优选采用明矾石和无水硫铝酸钙用作补偿剂，胶凝材料在水化过程中因为c3a受氯化钙和氯化铝提供的氯离子影响而大量生成水化氯铝酸钙而早期强度快速发展，但是胶凝材料发生收缩，而明矾与无水硫铝酸钙与水化过程中的氢氧化钙结合生成水化硫铝酸钙，在提高胶凝材料抗拉强度的同时对胶凝材料收缩进行补偿，从而减少收缩带来的不良影响。

25、4、本申请中优选采用负载体连接促进剂和补偿剂，在生产过程中，磷石膏在改性玉米淀粉和三乙醇胺影响而整体形成负载颗粒，负载体作为最内部的颗粒组分对促进剂和补偿剂进行负载，粘接树脂使得促进剂和补偿剂在负载体上的连接强度增强，而保护纤维则位于外层对促进剂和补偿剂进行保护，使得促进剂和补偿剂在混合过程中能处于相邻位置且发挥作用，有利于促进胶凝材料早期强度发展的同时对收缩进行补偿，提高整体稳定性。

技术特征：

1.一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：高炉矿渣50～70份、水泥15～25份、石膏15～25份、促进组分17～22份，所述促进组分包括促进剂、补偿剂和连接剂，所述促进剂、补偿剂和连接剂三者重量之比为3～6:2～4:12。

2.根据权利要求1所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于：所述促进剂包括氯化钙和氯化铝，所述氯化钙和氯化铝二者重量之比为2:1。

3.根据权利要求1所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于：所述补偿剂包括明矾石和无水硫铝酸钙，所述明矾石和无水硫铝酸钙二者重量之比为1:1。

4.根据权利要求1所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于：所述连接剂包括负载体、粘接树脂和保护纤维，所述负载体、粘接树脂和保护纤维三者重量之比为4:1:1。

5.根据权利要求4所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于：所述负载体包括磷石膏、改性玉米淀粉和三乙醇胺，所述磷石膏、改性玉米淀粉和三乙醇胺三者重量之比为10:1:1。

6.根据权利要求5所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于：所述负载体由以下步骤制得：将改性玉米淀粉加水制得粘接剂，然后与磷石膏以及三乙醇胺混合通过圆盘造粒，烘干后制得负载体。

7.根据权利要求6所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料，其特征在于：所述促进组分由以下步骤制得：先将负载体与粘接树脂混合搅拌，加入促进剂和补偿剂后继续搅拌，搅拌均匀后加入保护纤维，继续搅拌均匀以后烘干制得促进组分。

8.权利要求1-7任意一项所述的提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料的用途，其特征在于：将细粒尾矿和胶凝材料混合进行充填，细粒尾矿浓度为53%，细粒尾矿与胶凝材料二者重量之比为13:1。

技术总结
本申请涉及尾矿充填的领域，具体公开了一种提高微细粒膏体尾矿固结体抗压强度的尾矿充填胶凝材料。该尾矿充填胶凝材料包括以下重量份的原料：高炉矿渣50～70份、水泥15～25份、石膏15～25份、促进组分17～22份，所述促进组分包括促进剂、补偿剂和连接剂，所述促进剂、补偿剂和连接剂三者重量之比为3～6:2～4:12。本申请的尾矿充填胶凝材料可用于细粒级尾矿填充，其具有促进早期强度发展的优点。

技术研发人员：连民杰,范振华,范才兵,徐中华,周文略,李学忠,付信凯,周忠良,马双双,湛景震,张鑫,袁聪聪,白涛,郑炜,房观华,张福锋,陈涛,彭海明,李金星
受保护的技术使用者：中钢集团山东富全矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15