一种降低充填体表面浮泡的引气剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于充填采矿过程中，用于降低充填体表面浮泡的引气剂及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 矿山尾砂胶结充填，主要是采用选矿厂尾砂和水泥进行充填。浮选是通过添加起 泡剂，以泡沫为载体使矿物颗粒浮于液面来回收矿物成分的，尾砂中依然存在一定量的起 泡剂。在充填料的搅拌、制备和输送过程中，其起泡剂继续产生作用，充填料浆进入采场后， 水泥颗粒及矿物和泥再次构成泡沫悬浮在充填体表面。
[0003] 充填过程中再次构成的浮泡物，是长期困扰充填技术人员的难题。它使充填体中 水泥含量减少，导致充填体强度降低，浪费水泥，增加充填成本，另外由于水泥矿物和泥的 形式存在相当长的时间，使充填体不能凝固，影响充填采矿法的实施。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种引气剂及其制备方法，能 够降低充填体表面浮泡和改善充填体特性。
[0005] 本发明提供的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，包括以下步骤： (1) 按质量份取磺化木质素80~100份，加入水和氢氧化钠调节pH值至9~10,加热 至Ij60~70°C; (2) 加入烷基苯磺酸盐10~20份，加热到80~85°C，保温一段时间； (3) 加入松香粉10~30份，在非氧化性气体保护下加热至120~150°C，使松香粉熔 融，搅拌下加入甲醛5~18份，保温反应； (4) 降温至85~90°C，加入羧甲基纤维素0. 8~1. 8份与上述甲醛进行缩合反应，产物 搅拌、冷却后即得。
[0006] 所述烷基苯磺酸盐优选为十二烷基苯磺酸盐。
[0007] 所述磺化木质素分子量优选为3500~6000,磺化度优选为I. 1~1. 9mmol'gi。
[0008] 步骤（2 )保温优选为30~50分钟。步骤（3 )保温反应优选为30~50分钟。步骤（4 ) 缩合反应优选为50~80分钟。步骤（4)产物搅拌优选为20~40分钟。
[0009] 上述降低充填体表面浮泡的引气剂在矿山充填中的应用，按水泥重量的0. 01%~ 〇. 1%将引气剂添加到充填料浆中。
[0010] 在充填体搅拌、制备和输送过程中掺入极低量的上述充填体引气剂，使充填体内 部产生大量均匀分布稳定而封闭的微小气泡，它分布于充填体结构内，既封闭了充填体结 构内许多毛细孔道，又会在水泥水化矿物表面形成憎水膜降低毛细管抽吸效应，抑制了充 填体搅拌、制备、输送扰动对水泥的浮选作用。充填体搅拌、制备、输送过程中气泡受扰动产 生迀移，小气泡并成大气泡，逐渐上升到充填体表面破灭。所以，在充填体搅拌、制备、输送 过程中加入本发明的引气剂能降低充填体表面浮泡。
[0011] 本发明的引气剂有如下优点：在充填体搅拌、制备、输送过程中加入能降低充填体 表面浮泡；可提高充填体流动性，降低坍落度损失，并有一定的减水作用；减少泌水量和孔 隙率，提高充填体的密实度；减少充填体表面缺陷，改善界面特性，提高充填体抗折抗压强 度，或减少水泥用量。
【具体实施方式】
[0012] 本发明所用磺化木质素，为亚硫酸盐法造纸木浆的副产品，可以购自于市场。其 为经过磺化改性的木质素，只要在木质素分子的侧链或者苯环上接有磺酸基即可，分子量 优选为3500~6000,磺化度优选为I. 1~1. 9mm〇rg1C3本发明所用烷基苯磺酸盐，例如可以是 十二烷基苯磺酸盐。
[0013] 按表1的配比取料制备成实施例1-6的充填体引气剂，采用下述方法制备： (1) 取磺化木质素(购于鹏程化工产品有限公司，棕色粉状物，pH值7 ± 1，水分< 7%，钙 镁含量< 1. 5%)于反应釜，加入水和氢氧化钠调节pH值至9~10,边搅拌边加热到65°C; (2) 再加十二烷基苯磺酸盐于反应釜中，加热到85°C，保温40分钟； (3) 加入松香粉，在氮气保护下加热至120~150°C，使松香粉熔融，在不断搅拌的情况 下加入甲醛，保温反应40分钟； (4) 待降温至90°C时，加入羧甲基纤维素与甲醛进行缩合反应1小时； (5) 在上述反应后产物快速搅拌30分钟，冷却后得溶液状的产物即为本发明充填体引 气剂。
[0014] 表 1
本发明充填体引气剂主要应用于矿山充填，针对实施例1-6制备的充填体引气剂的应 用效果进行检验： (1) 制备一种检验充填体引气剂效果的料浆试样：选用某金矿尾砂、普通硅酸盐水泥， 按水泥：尾砂为1:6的灰砂比，质量浓度68%配制充填料浆试样； (2) 本发明充填体引气剂按水泥用量的0. 01%~0. 1%添加到充填料浆中，进行搅拌、制 备、输送； (3) 充填料浆坍落度的测定方法是：将充填料浆拌合物装入坍落度筒内(坍落度筒内部 尺寸为：顶部直径IOcm;底部直径20cm;高度30cm)，刮去多余的料浆并用抹刀抹平，双手 均匀用力将筒拨起。充填料浆由于自重将会产生坍落现象，由坍落度筒顶到坍落的料浆顶 部的距离(单位或mm)就叫坍落度，作为流动性指标。坍落度愈大表示拌合物的流动性 愈大，但同时还要综合观察料浆的粘聚性、保水性的情况。
[0015] 添加本发明充填体引气剂的充填料浆通过搅拌、制备、输送至采空区产生的气泡 小而均匀，相比不添加充填体引气剂产生的气泡减少约90%，在加入量为0. 08%时，充填体 含气量为7%，提高了分散性能，水泥与水充分接触，使水泥能得到充分的水化反应。同时，添 加本发明充填体引气剂的充填料浆能明显提高抗压强度(见表2);提高流动性，降低塌落度 损失(见表3)0
[0016] 表 2
本发明充填体引气剂原料易得，生产工艺简单，操作方便，能广泛适用于矿山充填；弓丨 气效果较好，能全面提高充填体的性能，当添量在0.Ol~0. 08%、含气量< 7%时，充填体3 天、7天和28天抗折抗压强度能提高5%~30% ;当添量在0. 01~0. 08%时，减少充填料浆 坍落度损失0. 2~Icm;有较多的亲水基团，对游离水有较强的亲和力，降低了充填体的泌 水率，减少了充填体的空隙，增加了充填体的密实度。
【主权项】
1. 一种降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 按质量份取磺化木质素80~100份，加入水和氢氧化钠调节pH值至9~10,加热 至Ij 60~70°C ; (2) 加入烷基苯磺酸盐10~20份，加热到80~85°C，保温一段时间； (3) 加入松香粉10~30份，在非氧化性气体保护下加热至120~150°C，使松香粉熔 融，搅拌下加入甲醛5~18份，保温反应； (4) 降温至85~90°C，加入羧甲基纤维素0. 8~1. 8份与上述甲醛进行缩合反应，产物 搅拌、冷却后即得。2. 根据权利要求1所述的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于所述 烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸盐。3. 根据权利要求1所述的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于所述 横化木质素分子量为3500~6000,横化度为I. 1~1. 9mm〇rg 1O4. 根据权利要求1所述的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于步骤 (2) 保温30~50分钟。5. 根据权利要求1所述的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于步骤 (3) 保温反应30~50分钟。6. 根据权利要求1所述的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于步骤 (4) 缩合反应50~80分钟。7. 根据权利要求1或6所述的降低充填体表面浮泡的引气剂的制备方法，其特征在于 步骤（4)产物搅拌20~40分钟。8. -种降低充填体表面浮泡的引气剂，其特征在于由权利要求1~5之一所述方法制备 而成。9. 一种权利要求8所述降低充填体表面浮泡的引气剂在矿山充填中的应用，其特征在 于按水泥重量的0. 01%~0. 1%将引气剂添加到充填料浆中。
【专利摘要】本发明涉及一种降低充填体表面浮泡的引气剂及其制备方法和应用。制备方法，包括：取磺化木质素，加入水和氢氧化钠调节pH值至9～10，加热到60~70℃；加入烷基苯磺酸盐，加热到80~85℃，保温一段时间；加入松香粉，在非氧化性气体保护下加热至120～150℃，使松香粉熔融，搅拌下加入甲醛，保温反应；降温至85~90℃，加入羧甲基纤维素与上述甲醛进行缩合反应，产物搅拌、冷却后即得。本发明的引气剂在充填体搅拌、制备、输送过程中加入能降低充填体表面浮泡；可提高充填体流动性，降低坍落度损失；减少泌水量和孔隙率，提高充填体的密实度；减少充填体表面缺陷，改善界面特性，提高充填体抗折抗压强度。
【IPC分类】C04B24/18, C04B24/34, C04B24/38, C04B103/30, C04B24/20
【公开号】CN105084804
【申请号】CN201510461460
【发明人】宋嘉栋, 宋兴
【申请人】长沙矿山研究院有限责任公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月31日