一种填埋浆体材料及其制备方法和在充填煤矸石层中的应用与流程

本发明涉及煤矿填埋材料，具体而言，涉及一种填埋浆体材料及其制备方法和在充填煤矸石层中的应用。

背景技术：

1、未经无害化处理的煤矸石不能直接填埋场地，许多矿区的煤矸石量高达上万吨，但利用率通常只能达到5％左右，需要花费上亿元来处置。

2、现有技术中通常采用将煤矸石设置在采煤沉陷区以处置它，但未考虑到堆积的煤矸石层自燃的问题。目前预防和治理煤炭自燃最主要的方法是采用注浆、充填、喷涂等措施，减少或隔绝漏风，从而起到防治煤炭自燃的作用。比如灌浆，一般是用黄泥、水泥或粉煤灰，价格低廉、无毒而且渗透性都很好，但是其保水性差，容易开裂，失去防灭火作用。其他矸石充填开采技术的成本高，利用率低，无法满足矸石的全部资源化回用。

3、因此，探索低成本、无害化、资源化的煤矸石处置技术并应用于采煤沉陷区成为许多矿区矿产资源利用与生态保护的一项紧迫的任务。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种填埋浆体材料及其制备方法和在充填煤矸石层中的应用，以解决现有技术中没有合适的煤矸石处置及资源回用方法的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种填埋浆体材料，该填埋浆体材料包含如下重量份的成分：海藻酸钠5-15份、交联剂2-5份、粉煤灰30-45份、碳酸氢钠2-5份、黄土8-15份、水滑石2-6份、膨润土3-8份、改性木质素溶液50-70份和水120-200份；

3、其中，改性木质素溶液包含酶解木质素、苯酚、氢氧化钠和水；以改性木质素溶液的质量为100％计，酶解木质素的质量分数为20％-25％，苯酚和酶解木质素的质量比为(0.5-0.6)：1，氢氧化钠和酶解木质素的质量比为(0.4-0.6)：1。

4、进一步地，上述改性木质素溶液的制备方法为：按配比将酶解木质素、苯酚、氢氧化钠和水混合，在密闭环境下于60-70℃反应2-3h，得到所述改性木质素溶液。

5、进一步地，上述交联剂为硫酸铝、氯化钙、氯化钡中的至少一种。

6、进一步地，上述填埋浆体材料包含如下重量份的成分：海藻酸钠5-10份、交联剂3-4份、粉煤灰35-40份、碳酸氢钠3-4份、黄土10-12份、水滑石3-5份、膨润土5-7份、改性木质素溶液55-65份和水140-180份。

7、进一步地，上述交联剂为硫酸铝。

8、根据本发明的第二方面，提供了一种上述填埋浆体材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

9、s1，将粉煤灰和改性木质素溶液混合，混合均匀后得到第一混合物；将碳酸氢钠溶于部分水中，得到碳酸氢钠溶液，再将膨润土加入所述碳酸氢钠溶液中，混合均匀后得到第二混合物；

10、s2；将所述第一混合物和所述第二混合物混合，混合均匀后向其中加入除交联剂外的剩余原料，混合均匀后再加入交联剂，再次混合均匀后得到所述填埋浆体材料。

11、进一步地，上述s1中，部分水的重量为水的总重量的5％-15％。

12、进一步地，上述s1中，粉煤灰和改性木质素溶液的混合时间为3-8min；和/或

13、上述s2中，第一混合物和第二混合物的混合时间为10-25min；和/或

14、上述s2中，加入除交联剂外的剩余原料后的混合时间为5-10min。

15、进一步地，采用搅拌的方法混合均匀，搅拌的转速为30-60r/min。

16、根据本发明的第三方面，还提供了一种上述填埋浆体材料在充填煤矸石层中的应用。

17、应用本发明的技术方案，填埋浆体材料具有良好的保水性能、阻燃性能，对煤矸石层具有良好的渗透性，并且流动性好，适合应用于充填煤矸石层，实现高效资源化利用。

技术特征：

1.一种填埋浆体材料，其特征在于，包含如下重量份的成分：海藻酸钠5-15份、交联剂2-5份、粉煤灰30-45份、碳酸氢钠2-5份、黄土8-15份、水滑石2-6份、膨润土3-8份、改性木质素溶液50-70份和水120-200份；

2.根据权利要求1所述的填埋浆体材料，其特征在于，所述改性木质素溶液的制备方法为：按配比将酶解木质素、苯酚、氢氧化钠和水混合，在密闭环境下于60-70℃反应2-3h，得到所述改性木质素溶液。

3.根据权利要求1或2所述的填埋浆体材料，其特征在于，所述交联剂为硫酸铝、氯化钙、氯化钡中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的填埋浆体材料，其特征在于，包含如下重量份的成分：海藻酸钠5-10份、交联剂3-4份、粉煤灰35-40份、碳酸氢钠3-4份、黄土10-12份、水滑石3-5份、膨润土5-7份、改性木质素溶液55-65份和水140-180份。

5.根据权利要求1或2所述的填埋浆体材料，其特征在于，所述交联剂为硫酸铝。

6.一种根据权利要求1至5中任一项所述的填埋浆体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述部分水的重量为所述水的重量的5％-15％。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，采用搅拌的方法混合均匀，所述搅拌的转速为30-60r/min。

10.一种根据权利要求1至5中任一项所述的填埋浆体材料在充填煤矸石层中的应用。

技术总结
本申请公开了一种填埋浆体材料及其制备方法和在充填煤矸石层中的应用，涉及煤矿填埋材料技术领域。该填埋浆体材料包含如下重量份的成分：海藻酸钠5‑15份、交联剂2‑5份、粉煤灰30‑45份、碳酸氢钠2‑5份、黄土8‑15份、水滑石2‑6份、膨润土3‑8份、改性木质素溶液50‑70份和水120‑200份；上述改性木质素溶液包含酶解木质素、苯酚、氢氧化钠和水；以改性木质素溶液的质量为100％计，酶解木质素的质量分数为20％‑25％，苯酚和酶解木质素的质量比为(0.5‑0.6)：1，氢氧化钠和酶解木质素的质量比为(0.4‑0.6)：1。以上述原料制备的填埋浆体材料具有良好的保水、阻燃性能，对煤矸石层具有良好的渗透性。

技术研发人员：郭洋楠,刘亮平,雷鸣哲,曹鹏飞,潘金,张凯,杨康
受保护的技术使用者：国能神东煤炭集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17