專利名稱：似膏體充填用的膠凝材料、料漿及其制備充填工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膠結(jié)充填技術(shù)領(lǐng)域，涉及充填膠凝材料、料漿制備、充填工藝及應(yīng)用方法。
充填采礦法是指隨著回采工作面的推進(jìn)，用充填材料填充(滿)地下采礦后所形成的空硐，以保護(hù)地下作業(yè)空間的安全，提高資源回收率及防止地表嚴(yán)重破壞。
充填采礦法使用的范圍是(1)礦體形態(tài)變化復(fù)雜，礦體厚度、傾角變化大，分支復(fù)合嚴(yán)重的礦體；(2)礦石和圍巖均不太穩(wěn)固的礦體；(3)礦床開采時(shí)，要求礦石貧化率低，尤其在開采貴金屬、稀有金屬、有色金屬富礦及鈾礦床；(4)開采深部礦床，三下(水體下、建筑物構(gòu)筑物下、鐵路下)礦床以及有發(fā)火傾向等特殊條件的礦床；(5)地表需要保護(hù)的淺埋礦體；(6)處理采空區(qū)。
按照充填材料和輸送方式的不同，礦山充填分為干式充填、水力充填和膠結(jié)充填。
干式充填是將采集的塊石、砂子、碎石、工業(yè)廢棄物等物料，按規(guī)定的粒度組成，對(duì)所提供的物料經(jīng)破碎、篩分和制備形成的干式充填材料，用人力、重力或機(jī)械設(shè)備運(yùn)送到充填現(xiàn)場(chǎng)，形成可壓縮的松散充填體。
水力充填是以水為傳送介質(zhì)，將山砂、河砂、破碎砂、棒磨砂、尾砂等充填材料制備成料漿輸送到充填現(xiàn)場(chǎng)。在充填過程中，需要使充填體脫水，并通過排水設(shè)施將水排出充填現(xiàn)場(chǎng)。
膠結(jié)充填是將采集和加工的石子、細(xì)砂、淤泥、尾礦、工業(yè)廢棄物等摻入適量的膠凝材料，加水混合攪拌制備成膠結(jié)充填料漿，通過管路輸送到充填現(xiàn)場(chǎng)，形成具有一定強(qiáng)度和整體性的充填體。
干式充填和水砂充填所形成的充填體為松散型充填體，可壓縮性大，而膠結(jié)充填所形成的充填體為固結(jié)體。兩種充填體的充填致密程度不一樣，強(qiáng)度也不相同，因而對(duì)支撐圍巖所產(chǎn)生的次生應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)力值就有所不同；兩種充填體的可壓縮性也不相同，而可壓縮性又會(huì)影響到充填體的密實(shí)接頂和承載效果。
目前膠結(jié)充填技術(shù)主要有兩類水力膠結(jié)充填(包括傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填和高濃度膠結(jié)充填)和膏體膠結(jié)充填。傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填具有充填系統(tǒng)及工藝簡(jiǎn)單，充填料漿濃度低，料漿的制備和輸送方便等優(yōu)點(diǎn)，但存在如下突出的問題(1)細(xì)粒級(jí)尾砂無法利用。當(dāng)采用尾砂作骨料時(shí)，為了滿足井下脫水和提高井下充填體的強(qiáng)度要求，需要對(duì)全尾砂進(jìn)行分級(jí)，將其中的細(xì)粒級(jí)尾砂脫去，使用分級(jí)后剩下的粗粒級(jí)尾砂——分級(jí)尾砂。這樣不但降低了尾砂利用率，而且提高了尾礦庫(kù)的建設(shè)費(fèi)用及尾砂的處理難度，并使環(huán)境污染加重。
(2)充填料漿在井下需要脫水。井下脫水不可避免地帶走部分水泥和細(xì)粒尾砂，不但造成材料浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染了井下環(huán)境，大大增加了井下的排水排污費(fèi)用。
(3)充填體強(qiáng)度低，效果差。由于在采場(chǎng)固結(jié)過程中充填料漿中的水泥和骨料產(chǎn)生了嚴(yán)重的分層現(xiàn)象，導(dǎo)致充填體的強(qiáng)度低、整體性差，加重了礦石的損失貧化。再加上充填接頂難以實(shí)現(xiàn)，因而不利于安全生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
高濃度膠結(jié)充填可以采用全尾砂作骨料，提高了尾砂的利用率，由于采用水泥及其替代用品作膠結(jié)劑，而這些膠凝材料難以達(dá)到對(duì)細(xì)粒級(jí)尾砂的有效膠結(jié)，充填體強(qiáng)度低，充填效果和傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填類似。
膏體膠結(jié)充填井下不需脫水，尾砂利用率高，充填體強(qiáng)度高，但膏體充填也有其致命的不足(1)膏體充填濃度高，料漿制備工藝復(fù)雜，質(zhì)量難以控制。膏體充填的重量濃度一般達(dá)到80％以上，接近極限濃度，調(diào)節(jié)的余地很小，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，料漿質(zhì)量就很難保證。
(2)膏體料漿輸送十分困難。膏體料漿的濃度高，對(duì)輸送管路的摩擦阻力大，除一些特殊的情況外，需要很大的動(dòng)力才能輸送。在輸送過程中料漿對(duì)輸送管路的磨損和破壞非常嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)堵管、破管現(xiàn)象，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定和安全。
(3)設(shè)備投資大。建設(shè)膏體充填系統(tǒng)需要很大的投資，一般礦山難以承受。
不論膏體膠結(jié)充填還是水力膠結(jié)充填，一般都是用水泥作膠結(jié)材料進(jìn)行充填。因膠凝材料(水泥)用量較大，使礦山充填成本偏高。由于礦山充填成本高，導(dǎo)致到目前為止絕大多數(shù)礦井采后的空間不加充填，任其自然垮塌，由此而造成地面沉降、地下工作環(huán)境危險(xiǎn)，資源損失貧化率高、地下水污染、地面建筑與生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞甚至導(dǎo)致一些礦區(qū)發(fā)生災(zāi)難性破壞。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)各類鋼鐵廠冶金礦渣、有色金屬冶煉礦渣及化工廠礦渣中玻璃體的含量很大，這些礦渣是本發(fā)明的主要原材料。例如我國(guó)目前每年高爐水淬礦渣將近6000萬噸。再如我國(guó)目前每年排放燃煤灰渣(包括粉煤灰、爐渣)將近2億噸，這部分燃煤灰渣利用率還不到30％，如能把這些燃煤灰渣通過改性后用作充填膠凝材料的主要原材料，不僅對(duì)充填膠凝材料的發(fā)展有重大意義，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)也有重要的意義。
本發(fā)明人研究表明上述燃煤灰渣的化學(xué)成分主要為二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣和未燃盡的碳；并且國(guó)內(nèi)外各地以煤為燃料(包括煤粉、煤漿或煤塊)的工業(yè)鍋爐、熱電廠、沸騰爐、流化床、煤化工(包括煤氣化、煤變油)，產(chǎn)生的粉煤灰、煤渣的化學(xué)成分基本相近。其波動(dòng)范圍一般如下CaO Al2O3SiO2Fe2O31～11％15～40％30～65％1～20％本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這些固體廢料與水硬活性很好的冶金礦渣具有類似的主要化學(xué)成分(以氧化物形式計(jì))，如表1所示表1

從表1可以看出，兩者雖然含有相同的主要氧化物種類，但含量范圍有較大差別，主要區(qū)別在于燃煤灰渣中氧化鈣含量比冶金礦渣中的氧化鈣含量低得多，這種低鈣含量是導(dǎo)致粉煤灰、煤渣不能用作水泥主要的原料而只能用作配料的主要原因。本發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，煤中的二氧化硅、三氧化二鋁化學(xué)成分以高嶺土(Al4[Si4O10](OH)8)礦物的形式存在。
本發(fā)明人更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到若根據(jù)煤的灰分含量和達(dá)到冶金礦渣中的氧化鈣含量的要求，在煤轉(zhuǎn)化(包括燃燒和氣化液化)過程中，在燃料中(包括煤粉、煤塊、煤漿或煤矸石)摻入一定量的富鈣物質(zhì)(包括生石灰、熟石灰及石灰石)，就能使這種煤的混合物燃燒后的改性燃煤灰渣的化學(xué)成分、主要是氧化鈣含量達(dá)到冶金礦渣的化學(xué)成分；煉鋼、煉鐵時(shí)礦渣的熔融溫度在1300～1450℃，加少量的礦化劑(如氟化鈣)后，可使礦渣的熔融溫度降至1200～1350℃；正常煉鐵時(shí)溫度可達(dá)1500～1700℃，這樣高的溫度足以使煉鐵礦渣徹底液態(tài)化；與此像類似的還有高溫燃煤鍋爐爐膛高溫區(qū)溫度達(dá)1300～1700℃，這樣高的溫度足以將燃煤灰渣全部熔融；在燃料中摻入富鈣物質(zhì)，它將在高溫燃燒過程中與煤中的高嶺土(Al4[Si4O10](OH)8)礦物反應(yīng)并形成熔融體。若將這種熔融體在高溫排放過程中再經(jīng)迅速冷卻(如水淬)就會(huì)生成大量具有水硬活性的微晶化和非晶化結(jié)構(gòu)的固體排放物一改性燃煤灰渣。
本發(fā)明人還進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，若在燃煤鍋爐的灰渣在排渣過程或排放后處理過程中摻入富鈣物質(zhì)(包括生石灰、熟石灰及石灰石)和少量的礦化劑(如鐵粉、氟化鈣)，利用余熱及補(bǔ)充加熱，使其形成熔融體，再將其迅速冷卻也可獲得具有很好水硬活性的微晶化和非晶化結(jié)構(gòu)的改性燃煤灰渣。
為此，本發(fā)明人進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。其中比較有代表性的實(shí)驗(yàn)有1、采用在燃料中加鈣的方法制取高活性改性燃煤灰渣為制取高活性的燃煤灰渣使其達(dá)到高活性的冶金礦渣中的氧化鈣的含量，根據(jù)煤中灰分化學(xué)成分的含量，在煤中摻入適量石灰以增加鈣的含量→摻入石灰的煤經(jīng)過高溫燃燒后形成熔融燃煤灰渣→熔融燃煤灰渣在排放過程中經(jīng)過迅速冷卻(如水淬)處理，形成微晶化和非晶化結(jié)構(gòu)的改性燃煤灰渣。
表2列舉了兩種改性燃煤灰渣的樣品及其相應(yīng)的化學(xué)成分。
表2(以重量百分比計(jì)算)

2、采用在排放的燃煤灰渣中加鈣的方法制取高活性改性燃煤灰渣。即根據(jù)煤燃煤灰渣的化學(xué)成分的含量和達(dá)到高活性的冶金礦渣中的氧化鈣的含量的要求，在燃煤灰渣中摻入石灰→摻入石灰的燃煤灰渣經(jīng)過高溫熔融形成熔融燃煤灰渣→熔融燃煤灰渣經(jīng)過迅速冷卻(如水淬)處理，形成微晶化和非晶化結(jié)構(gòu)的改性燃煤灰渣。
表3列舉了兩種改性燃煤灰渣的樣品及其相應(yīng)的化學(xué)成分。
表3(以重量百分比計(jì)算)

這些微晶化和非晶化的改性燃煤灰渣其晶體不發(fā)育、結(jié)構(gòu)缺陷多、自由能大，具有很好的潛在水硬活性，也是本發(fā)明似膏體充填膠凝材料的主要原料。
本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在微晶化和非晶化物料中添加適量比例的激發(fā)組分，可使微晶化和非晶化物料的潛在水硬活性能充分發(fā)揮出來。這種可被激發(fā)而產(chǎn)生水硬活性的微晶化和非晶化物料的水化硬化機(jī)理與硅酸鹽水泥、高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥等傳統(tǒng)水泥的水化硬化機(jī)理不同。例如，普通硅酸鹽水泥的主要礦物是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣等。這些礦物的水化可以認(rèn)為是“凝聚型”水化反應(yīng)；而微晶化和非晶化的物料與激發(fā)組分所發(fā)生的水化、硬化反應(yīng)則屬于“分散型”水化反應(yīng)，其主要水化產(chǎn)物是復(fù)雜的類似天然巖石結(jié)構(gòu)的多種礦物的混合物。傳統(tǒng)水泥水化過程中，如果有粘土類的細(xì)粒級(jí)混入，將大幅度地降低水化硬化體的強(qiáng)度。也就是說，傳統(tǒng)水泥對(duì)細(xì)粒級(jí)骨料的固結(jié)能力很差；而被激發(fā)的微晶化和非晶化物料對(duì)富含細(xì)粒級(jí)的骨料則具有很強(qiáng)的固結(jié)能力。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)含有適量細(xì)粒級(jí)物料的膠結(jié)充填料漿，其懸浮性和易性能好，能減少充填料漿對(duì)充填管路的磨損，并能提高充填料漿的管路輸送能力，而且可以減少充填料漿的析水量。當(dāng)濃度適合時(shí)，充填料漿既具有良好的流動(dòng)性，又具有一定的保水性。因而對(duì)制備優(yōu)良的膠結(jié)充填料漿、實(shí)現(xiàn)似膏體充填工藝極為有利。
本發(fā)明的目的之一是為礦山膠結(jié)充填采礦生產(chǎn)提供了一種新型的膠凝材料——似膏體充填用的膠凝材料。該膠凝材料是采用微晶化和非晶化物料作為主要原料，對(duì)富含細(xì)粒級(jí)的砂土具有很好的固結(jié)能力，可以被廣泛用于固結(jié)各類粘土、淤泥、山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂及各類工業(yè)廢棄物(如尾砂、煤矸石、粉煤灰等)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全高效、低成本及環(huán)境友好的礦山充填作業(yè)。
本發(fā)明的目的之二是為礦山膠結(jié)充填采礦生產(chǎn)提供了一種新型的的膠結(jié)充填采礦工藝——似膏體膠結(jié)充填工藝。該工藝中包括在充填料漿制備時(shí)，加入適量細(xì)粒級(jí)制成似膏體充填料漿，以便同時(shí)達(dá)到提高充填料漿的質(zhì)量、提高充填體的強(qiáng)度及降低充填成本的三個(gè)目的。制備好的似膏體膠結(jié)充填料漿通過自流或泵送輸送到充填現(xiàn)場(chǎng)，充填料漿在現(xiàn)場(chǎng)不需要脫水或只需少量脫水便可形成滿足要求的充填體。該工藝采用全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂及各類廢棄的固體工業(yè)廢渣作為骨料。并采用似膏體充填用的膠凝材料取代傳統(tǒng)水泥作膠凝劑，即可節(jié)省大量的能源、天然優(yōu)質(zhì)石灰石資源、土地資源，又可有效地減少有害氣體(SO2、NOx和CO2氣體)排放所導(dǎo)致的大氣、土地及水源的嚴(yán)重污染。進(jìn)而為生態(tài)環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。
本發(fā)明的目的之三是提供了一種生產(chǎn)似膏體充填用的膠凝材料的原材料的方法。該方法是針對(duì)以煤為燃料(包括焦炭、煤粉、煤漿或煤塊)的工業(yè)鍋爐的排放灰渣(包括來自熱電廠、沸騰爐、流化床、煤化工的排放灰渣)進(jìn)行改性的方法。首先通過在燃料(煤粉、煤漿或煤塊)中或在燃煤灰渣排放或排放過程中摻入一定量的富鈣物質(zhì)(包括生石灰、熟石灰及石灰石)和少量的礦化劑(如鐵粉、氟化鈣)，然后將其燃煤灰渣經(jīng)過高溫處理使其形成熔融體，再將其經(jīng)過速冷(如風(fēng)冷或水淬冷卻)工序制成非晶化和微晶化的物料，以作為生產(chǎn)似膏體充填用的膠凝材料的原材料。這樣可以在利用余熱或少量增加鍋爐用煤量的情況下，獲得所期望的非晶化和微晶化的產(chǎn)物，同時(shí)又能取得固結(jié)燃煤中的硫和脫除鍋爐煙氣中的SO2的附加效益。
本發(fā)明的目的之四是提供一種新的膠結(jié)充填工藝使礦山開采同時(shí)取得有效提高資源開采回收率和縮短作業(yè)周期的雙重效果，解決因用傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填所存在的充填體強(qiáng)度低、整體性差、井下脫水污染作業(yè)環(huán)境、礦石損失貧化率高、充填料漿凝固慢、作業(yè)周期長(zhǎng)等難題。
本發(fā)明的目的之五是提供一種似膏體充填細(xì)粒級(jí)物料，這種添加了細(xì)粒級(jí)物料的膠結(jié)充填料漿，其懸浮性和易性能好，能減少充填料漿對(duì)充填管路的磨損，并能提高充填料漿的管路輸送能力，而且可以減少充填料漿的析水量。當(dāng)濃度適合時(shí)，充填料漿既具有良好的流動(dòng)性，又具有一定的保水性，還可以提高充填體的強(qiáng)度。
似膏體充填用的膠凝材料、料漿及其制備充填工藝，其特征在于似膏體充填用的膠凝材料，它是一種按以下組分、配比混合并經(jīng)過配料、粉磨、均化工藝制成的細(xì)度為比表面積3000cm2/g～7500cm2/g的膠凝物料，其各組分重量比含量為A∶B∶C∶D∶E∶F＝(20～98)％∶(0～40)％∶(0～50)％∶(0～50)％∶(0～50)％∶(0～10)％A含鈣的非晶化和微晶化物料；B含硫的激發(fā)性物料；C堿性的激發(fā)性物料；D活性物料；E似膏體膠凝物料的骨料；F調(diào)節(jié)劑。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的組分A為非晶化和微晶化的含鈣類工業(yè)礦渣，它是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物水淬煉鐵高爐礦渣、水淬錳鐵高爐礦渣、水淬磷礦渣、水淬鈦礦渣和改性的含鈣燃煤灰渣。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的組分B是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混合物天然硬石膏、天然二水石膏、磷石膏、氟石膏、鹽石膏。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的組分C是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物生石灰、熟石灰、化工石灰、鋼渣、硅酸鹽水泥熟料、強(qiáng)堿、可溶性強(qiáng)堿弱酸鹽和水玻璃。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的組分D是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物各種燃煤鍋爐爐渣、粉煤灰、沸騰爐渣、火山灰、硅灰、天然沸石及浮石。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的組分E是下列材料中的一種和/或某幾種的混和物礦山尾砂、礦山廢石、石灰石、煤矸石、粘土、廢棄的砂石、淤泥和工業(yè)廢渣。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的組分F是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物強(qiáng)堿、可溶性碳酸鹽、鹽酸鹽、可溶性硅酸鹽、可溶性硫酸鹽及糖類、蜜類、檸檬酸及檸檬酸鹽、酒石酸及酒石酸鹽、草酸及草酸鹽、硼酸及硼酸鹽。
所述的似膏體充填用的膠凝材料中的各組分的較好的重量比含量為A∶B∶C∶D∶E∶F＝(45～90)％∶(0～20)％∶(2～20)％∶(0～20)％∶(0～30)％∶(0～6)％所述的似膏體充填用的膠凝材料是干粉狀或濕態(tài)的物料。
所述的似膏體充填用的是一種由似膏體充填用的膠凝材料、充填骨料、細(xì)粒級(jí)物料、水及適量調(diào)節(jié)劑攪拌混合成的重量濃度為(50～85)％的混合料漿，其中，似膏體充填用的膠凝材料在混合料漿中的重量比含量為(1～15)％，細(xì)粒級(jí)物料為(0～50)％，調(diào)節(jié)劑為(0～2)％，余為充填骨料和水。
所述的似膏體充填用的似膏體充填骨料是下列骨料中的任何一種和/或幾種的混合物(1)用全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混和物；(2)粉碎后的煤矸石；(3)用粉碎的煤矸石、工業(yè)垃圾和粉煤灰的任何一種和/或幾種，與全尾砂、分級(jí)尾、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混和物；(4)粉煤灰；(5)山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(6)用山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種和/或幾種，與全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(7)用碎石、塊石、廢石的任何一種和/或幾種，與山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(8)用碎石、塊石、廢石的任何一種和/或幾種，與全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(9)用碎石、塊石、廢石的任何一種和/或幾種，與山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種或幾種，再與全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混合物。
所述的似膏體充填料漿中的細(xì)粒級(jí)物料是下列材料中的任何一種和/或幾種的混合物。
(1)全尾砂、溢流尾砂、石灰石粉的任何一種和/或幾種的混和物；(2)粘土、淤泥、粉煤灰中的任何一種和/或幾種的混和物；(3)膨潤(rùn)土。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿，在金屬礦山或非金屬礦山的充填采礦中，所述的充填料漿是重量濃度為(50～85)％的似膏體料漿，其中似膏體膠凝材料在混合料漿中的重量比含量為(1～15)％、細(xì)粒級(jí)物料為(0～50)％、調(diào)節(jié)劑為(0～2)％，余為充填骨料和水。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿，在煤礦的充填采礦中，包括“三下”開采和空區(qū)處理，所述的骨料為煤矸石和粉煤灰，所述的充填料漿是重量濃度為(50～85)％的似膏體料漿，其中似膏體充填用的膠凝材料在混合料漿中的重量經(jīng)含量為(1～15)％，細(xì)粒級(jí)物料為(0～50)％，調(diào)節(jié)劑為(0～2)％，余為充填骨料和水。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿中的充填骨料是以干料、濕料和漿體中的任何一種。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿中的細(xì)粒級(jí)物料是以干料、濕料和漿料中的任何一種。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿中的細(xì)粒級(jí)物料為粒徑低于37μm的物料。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿中的細(xì)粒級(jí)物料，其含量較好范圍為(10～30)％。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿，在冬季或在寒冷的條件下，通過加熱系統(tǒng)對(duì)似膏體充填料漿制備的各個(gè)階段和/或全過程進(jìn)行加熱，使充填料漿的溫度達(dá)到18℃以上，不超過40℃。
所述的似膏體充填用的膠凝料漿制備，是將細(xì)粒級(jí)物料以干料、濕料和漿體中的任何一種形式加入到似膏體充填用的膠凝材料和/或骨料中。
所述的似膏體充填工藝是用自流或泵送的方式把所述的似膏體充填料漿經(jīng)管路系統(tǒng)充入井下充填采場(chǎng)。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是以工業(yè)廢渣和天然材料為主要原料，設(shè)備投資少、生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單、材料生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第二個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是充分利用了礦業(yè)、冶金、電力工業(yè)等工業(yè)廢棄物(如尾砂、煤矸石、粉煤灰等)以及粘土、淤泥、砂土或山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂等?？纱蠓鹊馗纳屏谁h(huán)境。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第三個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是提供了一種似膏體膠結(jié)充填采礦新型工藝，為礦山膠結(jié)充填開辟了一條新路。似膏體膠結(jié)充填砂漿主要通過自流輸或泵送送到充填現(xiàn)場(chǎng)，充填料漿具有和水力膠結(jié)充填的流動(dòng)性相當(dāng)?shù)牧己昧鲃?dòng)性，只需少量脫水甚至不需要脫水，形成的充填體具有和膏體膠結(jié)充填相當(dāng)良好的強(qiáng)度特性。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第四個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是用似膏體充填膠凝材料取代傳統(tǒng)水泥。有效地降低礦山充填成本。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第五個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)似膏體充填用的膠凝材料時(shí)，由于不用煅燒，節(jié)約了能源，節(jié)約了大量的礦山資源和土地資源，且避免了有害氣體(如SO2、NOx和CO2)的產(chǎn)生，幾乎對(duì)大氣、環(huán)境、土地及水源不產(chǎn)生污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第六個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是把改性工業(yè)廢渣、改性燃煤灰渣作為生產(chǎn)似膏體充填用的膠凝材料的原材料，這樣可以在不增加或少增加鍋爐用煤量或利用余熱的情況下，同時(shí)獲得所期望的非晶化和微晶化的產(chǎn)物，并能取得固結(jié)燃煤中的硫和脫除鍋爐煙氣中的SO2的附加效益，同時(shí)減少了粉煤灰、爐渣和工業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境的污染。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第七個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是用似膏體充填膠凝材料作為充填膠結(jié)料充填，縮短了開采周期。因用傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填和膏體充填，凝固時(shí)間長(zhǎng)，早期強(qiáng)度低，使開采周期延長(zhǎng)。而用似膏體充填膠凝材料，凝固速度快，早期強(qiáng)度高，使開采周期加快。提高膠結(jié)充填采礦的生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝第八個(gè)最突出的優(yōu)點(diǎn)是用似膏體充填膠凝材料作為充填膠結(jié)料充填，大大提高了回采率。因用傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填和膏體充填，早期和后期強(qiáng)度低，充填體整體強(qiáng)度差，使礦石貧化率提高；而用似膏體充填用的膠凝材料，早期和后期強(qiáng)度高，充填體整體強(qiáng)度好，使礦石貧化率大大降低，大大提高了回采率。
總之，本發(fā)明所公開的似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備及充填工藝，打破了水力膠結(jié)充填和膏體膠結(jié)充填的傳統(tǒng)思想的束縛，從理論和實(shí)踐上融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，解決了兩者所存在的主要技術(shù)難題。
其工藝流程為來自選廠的全尾砂經(jīng)脫泥分級(jí)后，分級(jí)尾砂漿進(jìn)入分級(jí)尾砂倉(cāng)儲(chǔ)存，溢流尾砂經(jīng)濃密機(jī)濃縮后送至溢流尾砂倉(cāng)；充填時(shí)，從膠凝材料倉(cāng)中放出膠凝材料，從溢流尾砂倉(cāng)中放出溢流尾砂漿，從分級(jí)尾砂倉(cāng)中放出分級(jí)尾砂漿，在溫度偏低時(shí)，通過蒸汽鍋爐對(duì)分級(jí)尾砂漿進(jìn)行加熱，以確保所制備充填料漿的溫度滿足要求；以上三種物料按配比要求一起進(jìn)入攪拌桶制備成似膏體膠結(jié)充填料漿，再通過自流或泵送充入井下充填采場(chǎng)。
2、分級(jí)尾砂和細(xì)粒級(jí)砂作為骨料的似膏體充填工藝流程圖如圖2所示。
其工藝流程為充填時(shí)，從膠凝材料倉(cāng)放出膠凝材料，從細(xì)粒級(jí)砂倉(cāng)經(jīng)皮帶輸送機(jī)加入干的細(xì)粒級(jí)物料，從分級(jí)尾砂倉(cāng)中放出分級(jí)尾砂漿，在溫度偏低時(shí)，通過蒸汽鍋爐對(duì)分級(jí)尾砂漿進(jìn)行加熱，以確保所制備充填料漿的溫度滿足要求；以上三種物料按配比要求一起進(jìn)入攪拌桶制備成似膏體膠結(jié)充填料漿，再通過自流或泵送充入井下采場(chǎng)。
3、全尾砂作為骨料的似膏體膠結(jié)充填工藝流程圖如圖3所示。
其工藝流程為來自選廠的全尾砂經(jīng)濃縮后，由帶式輸送機(jī)送入攪拌桶，從膠凝材料倉(cāng)中放出膠凝材料，并且向攪拌桶中加入適量的水；在溫度偏低時(shí)，通過蒸汽鍋爐對(duì)水進(jìn)行加熱，以確保所制備充填料漿的溫度滿足要求；以上物料和水按配比要求一起進(jìn)入攪拌桶制備成似膏體膠結(jié)充填料漿，再通過自流或泵送充入井下充填采場(chǎng)。
4、金礦現(xiàn)有充填系統(tǒng)的似膏體充填工藝流程圖如圖4所示。
圖中1重錘式料位計(jì)，2濃度計(jì)，3流量計(jì)，4超聲波液位計(jì)，5沖量流量計(jì)，6手動(dòng)閥，7電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，8二位電動(dòng)閥，9可調(diào)葉輪給料機(jī)，10砂泵。
其工藝流程為充填時(shí)，從分級(jí)尾砂倉(cāng)中放出分級(jí)尾砂漿，膠凝材料則由膠凝材料倉(cāng)通過葉輪給料機(jī)給料，分級(jí)尾砂漿和膠凝材料按配比要求一起放入攪拌桶，制備成似膏體膠結(jié)充填料漿，再通過自流或泵送充入井下采場(chǎng)。
5、鎳礦現(xiàn)有充填系統(tǒng)的似膏體充填工藝流程圖如圖5所示，其中，17為螺旋給料機(jī)。
其工藝流程為充填時(shí)，從分級(jí)尾砂倉(cāng)中放出分級(jí)尾砂漿，通過螺旋給料機(jī)從粉煤灰倉(cāng)中放出粉煤灰，由棒磨砂倉(cāng)通過園盤給料機(jī)和皮帶輸送機(jī)放出棒磨砂，通過葉輪給料機(jī)從膠凝材料倉(cāng)放出膠凝材料，分級(jí)尾砂漿、粉煤灰、棒磨砂和膠凝材料按配比要求一起放入攪拌桶，制備成似膏體膠結(jié)充填料漿，再通過自流或泵送充入井下采場(chǎng)。
6、煤矸石和粉煤灰作為骨料的似膏體充填工藝流程圖如圖6所示。
其工藝流程為煤矸石倉(cāng)中的碎煤矸石由圓盤給料機(jī)11向膠帶輸送機(jī)12下料，膠帶輸送機(jī)12直接輸送碎煤矸石進(jìn)入攪拌桶；臥式砂倉(cāng)13中的粉煤灰經(jīng)電耙14耙至下料槽中，由螺旋輸送機(jī)15送入攪拌桶；膠凝材料直接由膠凝材料倉(cāng)下的剛性葉輪給料機(jī)16、沖量流量計(jì)5向攪拌桶下料；制漿用水從貯水池泵送至攪拌桶中。煤矸石倉(cāng)，膠凝材料倉(cāng)和攪拌桶均安裝有超聲波液位計(jì)4，以指示倉(cāng)(桶)中的料位。
一定比例碎煤矸石、粉煤灰和膠凝材料連續(xù)地送入攪拌桶，經(jīng)攪拌混合后形成的似膏體充填料漿通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥7，濃度計(jì)2，流量計(jì)3，沿管路自流或泵送充入井下采場(chǎng)。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明實(shí)施例1(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣50％和水淬錳鐵高爐礦渣30％) 80％組分B(氟石膏6％和二水石膏4％) 10％組分C(石灰)9％組分F(氫氧化鈉0.7％、碳酸鋰0.01％和酒石酸0.29％) 1％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積3800cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠凝充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度如表4以分級(jí)尾砂和溢流尾砂作骨料，與似膏體充填用的膠凝材料制備成重量濃度為78％的似膏體膠結(jié)充填料漿的抗壓強(qiáng)度表4

實(shí)施例2(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣40％和水淬磷礦渣25％) 65％組分B(二水石膏4％和硬石膏3％) 7％組分C(石灰7％和鋼渣5％) 12％組分D(粉煤灰10％和沸騰爐渣5％)15％組分F(碳酸鈉0.8％、氫氧化鋰0.01％和檸檬酸0.19％) 1％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4000cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度用河砂、淤泥與似膏體充填用的膠凝材料制備重量濃度為80％的料漿，似膏體膠結(jié)充填料漿的硬化體抗壓強(qiáng)度見表5。
表5

實(shí)施例3(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣)35％組分B(二水石膏)10％組分C(石灰5％和鋼渣15％) 20％組分D(硅灰1％和沸騰爐渣14％) 15％組分E(石灰石粉8％和煤矸石粉10％) 18％組分F(碳酸鈉1.5％、硫酸鉀0.3％、硼砂0.2％) 2％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、E、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4500cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度用河砂、淤泥與似膏體充填用的膠凝材料制備重量濃度為80％的料漿，似膏體膠結(jié)充填料漿的硬化體抗壓強(qiáng)度見表6。
表6

實(shí)施例4(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣70％和水淬鈦礦渣15％) 85％組分B(硬石膏)5％組分C(石灰7％和鋼渣2.5％)9.5％組分F(氫氧化鈉0.45％、氫氧化鋰0.05％)0.5％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積3500cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度以全尾砂作為骨料，制備重量比濃度75％的膠結(jié)充填料漿，在不同膠凝材料含量條件下，似膏體膠結(jié)充填和傳統(tǒng)水力膠結(jié)充填的強(qiáng)度對(duì)比見表7。
表7

實(shí)施例5(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣85％和水淬磷礦渣8％)93％組分C(生石灰3％、水泥熟料2％和鋼渣2％)7％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A和C按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積3500cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度用河砂、淤泥與似膏體充填用的膠凝材料制備重量濃度為80％的料漿，似膏體膠結(jié)充填料漿的硬化體抗壓強(qiáng)度見表8。
表8

實(shí)施例6(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(改性煤渣) 25％組分B(二水石膏) 18％組分C(石灰5％和鋼渣25％) 30％組分D(硅灰1％和沸騰爐渣9％) 10％組分E(溢流尾砂10％和磨細(xì)的廢石5％)15％組分F(碳酸鈉1.5％、硫酸鉀0.3％、硼砂0.2％)2％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、E、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4200cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度以分級(jí)尾砂和溢流尾砂作骨料，與似膏體充填用的膠凝材料制備成重量濃度為75％的似膏體膠結(jié)充填料漿的抗壓強(qiáng)度見表9表9

實(shí)施例7(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(改性粉煤灰) 50％組分B(二水石膏) 9.5％組分C(石灰5％和鋼渣25％)30％組分D(硅灰1％和沸騰爐渣9％) 10％組分F(硫酸鉀0.3％、硼砂0.15％、蔗糖0.05％) 0.5％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4000cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度以經(jīng)過破碎的煤矸石和發(fā)電廠粉煤灰作骨料，與似膏體充填用的膠凝材料制備成重量濃度為78％的似膏體膠結(jié)充填料漿的抗壓強(qiáng)度見表10表10

實(shí)施例8(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣) 50％組分B(硬石膏)9％組分C(石灰10％和鋼渣20％)30％組分D(硅灰1％和沸騰爐渣9％) 10％組分F(氯化鈣0.8％、硼砂0.15％、蔗糖0.05％) 1％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4000cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度以經(jīng)過破碎的廢石和選礦全尾砂按1∶1混合作骨料，分別與普通水泥和似膏體充填用的膠凝材料制備成重量濃度為80％的膠結(jié)充填料漿的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比見表11表11

實(shí)施例9(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣75％、水淬錳鐵礦渣15％) 90％組分C(模數(shù)為2.8，濃度為45波美度的水玻璃)10％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A按上述比例經(jīng)配料、濕磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4100cm2/g的含水量為30％的膠凝物料備用，在使用過程中按比例加入組分C。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度用棒磨砂、全尾砂與似膏體充填用的膠凝材料制備重量濃度為75％的料漿，似膏體膠結(jié)充填料漿的硬化體抗壓強(qiáng)度見表12表12

實(shí)施例10(1)似膏體充填用的膠凝材料的各組分配比組分A(水淬煉鐵高爐礦渣50％和水淬鈦礦渣20％) 70％組分B(二水石膏4％和硬石膏4％) 8％組分C(石灰6％和鋼渣4％) 10％組分D(粉煤灰6％和沸騰爐渣5％) 11％組分F(氯化鈣0.5％、硫酸鉀0.31％和檸檬酸0.19％)1％用類似于生產(chǎn)水泥的工藝，將A、B、C、D、F按上述比例經(jīng)配料、磨細(xì)及均化等工藝制成細(xì)度為比表面積4000cm2/g的膠凝物料備用。
(2)似膏體膠結(jié)充填料漿的配比及似膏體充填體的抗壓強(qiáng)度用河砂、膨潤(rùn)土與似膏體充填用的膠凝材料制備重量濃度為78％的料漿，似膏體膠結(jié)充填料漿的硬化體抗壓強(qiáng)度見表13。
表13

實(shí)施例11目前，相當(dāng)一部分金屬礦山采用水力水泥膠結(jié)充填采礦技術(shù)。為了解決礦井下脫水難的問題，必須對(duì)選礦全尾砂進(jìn)行分級(jí)。所以在充填系統(tǒng)中必須有尾砂分級(jí)設(shè)施。在這里仍然沿用原有的尾砂分級(jí)設(shè)施。
以分級(jí)尾砂和溢流尾砂作為骨料的似膏體膠結(jié)充填工藝流程示意圖見附

圖1。
實(shí)施例12分級(jí)尾砂和細(xì)粒級(jí)砂作為骨料的似膏體充填工藝。
該工藝系統(tǒng)的流程示意圖如附圖2。
實(shí)施例13全尾砂作為骨料的似膏體膠結(jié)充填工藝。
該工藝系統(tǒng)的流程示意圖如附圖3。
實(shí)施例14金礦的似膏體充填工藝。該工藝系統(tǒng)的流程示意圖如附圖4。
實(shí)施例15鎳礦的似膏體充填工藝。該工藝系統(tǒng)的流程示意圖見附圖5。
實(shí)施例16煤矸石和粉煤灰作為骨料的似膏體充填工藝。
該工藝系統(tǒng)的流程示意圖見附圖6。
從以上的實(shí)例可以看出，采用似膏體充填用的膠凝材料和充填工藝，在膠結(jié)劑同等用量的情況下，其充填體強(qiáng)度是傳統(tǒng)水力充填的2～3倍；在同樣強(qiáng)度要求的情況下，膠凝材料用量可減少一半以上，特別是其早期強(qiáng)度高。并且，采用工業(yè)廢棄物作骨料的似膏體充填強(qiáng)度高，膠凝材料用量少。因此，似膏體充填膠凝材料和充填工藝的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。
權(quán)利要求
1.似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于它是一種按以下組分、配比混合并經(jīng)過配料、粉磨、均化工藝制成的細(xì)度為比表面積3000cm2/g～7500cm2/g的膠凝物料，其各組分重量比含量為A∶B∶C∶D∶E∶F＝(20～98)％∶(0～40)％∶(0～50)％∶(0～50)％∶(0～50)％∶(0～10)％A含鈣的非晶化和微晶化物料；B含硫的激發(fā)性物料；C堿性的激發(fā)性物料；D活性物料；E似膏體膠凝物料的骨料；F調(diào)節(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的組分A為非晶化和微晶化的含鈣類工業(yè)礦渣，它是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物水淬煉鐵高爐礦渣、水淬錳鐵高爐礦渣、水淬磷礦渣、水淬鈦礦渣和改性的含鈣燃煤灰渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的組分B是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混合物天然硬石膏、天然二水石膏、磷石膏、氟石膏、鹽石膏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的組分C是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物生石灰、熟石灰、化工石灰、鋼渣、硅酸鹽水泥熟料、強(qiáng)堿、可溶性強(qiáng)堿弱酸鹽和水玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的D組分是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物各種燃煤鍋爐爐渣、粉煤灰、沸騰爐渣、火山灰、硅灰、天然沸石及浮石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的E組分是下列材料中的一種和/或某幾種的混和物礦山尾砂、礦山廢石、石灰石、煤矸石、粘土、廢棄的砂石、淤泥和工業(yè)廢渣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的F組分是下列材料中的任何一種和/或某幾種的混和物強(qiáng)堿、可溶性碳酸鹽、鹽酸鹽、可溶性硅酸鹽、可溶性硫酸鹽及糖類、蜜類、檸檬酸及檸檬酸鹽、酒石酸及酒石酸鹽、草酸及草酸鹽、硼酸及硼酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的各組分的較好的重量比含量為A∶B∶C∶D∶E∶F＝(45～90)％∶(0～20)％∶(2～20)％∶(0～20)％∶(0～30)％∶(0～6)％
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料，其特征在于所述的似膏體膠凝材料是干粉狀或濕態(tài)的物料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于，它是一種由似膏體充填用的膠凝材料、充填骨料、細(xì)粒級(jí)物料、水及適量調(diào)節(jié)劑攪拌混合成的重量濃度為(50～85)％的混合料漿，其中，似膏體充填用的膠凝材料在混合料漿中的重量比含量為(1～15)％，細(xì)粒級(jí)物料為(0～50)％，調(diào)節(jié)劑為(0～2)％，余為充填骨料和水。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于所述的似膏體充填骨料是下列骨料中的任何一種和/或幾種的混合物(1)用全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混和物；(2)粉碎后的煤矸石；(3)用粉碎的煤矸石、工業(yè)垃圾和粉煤灰的任何一種和/或幾種，與全尾砂、分級(jí)尾、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混和物；(4)粉煤灰；(5)山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(6)用山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種和/或幾種，與全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(7)用碎石、塊石、廢石的任何一種和/或幾種，與山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(8)用碎石、塊石、廢石的任何一種和/或幾種，與全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混合物；(9)用碎石、塊石、廢石的任何一種和/或幾種，與山砂、河砂、海砂、戈壁砂、磨砂的任何一種或幾種，再與全尾砂、分級(jí)尾砂、溢流尾砂的任何一種和/或幾種組成的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于所述的細(xì)粒級(jí)物料是下列材料中的任何一種和/或幾種的混合物(1)全尾砂、溢流尾砂、石灰石粉的任何一種和/或幾種的混和物；(2)粘土、淤泥、粉煤灰中的任何一種和/或幾種的混和物；(3)膨潤(rùn)土。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于在金屬礦山或非金屬礦山的充填采礦中，所述的混合料漿是重量濃度為(50～85)％的似膏體料漿，其中似膏體膠凝材料在混合料漿中的重量比含量為(1～15)％、細(xì)粒級(jí)物料為(0～50)％、調(diào)節(jié)劑為(0～2)％，余為充填骨料和水。
14.根據(jù)權(quán)利要求10、11所述的似膏體充填用的膠凝材料和料漿制備，其特征在于在煤礦的充填采礦中，包括“三下”開采和空區(qū)處理，所述的骨料為煤矸石和粉煤灰，所述的混合料漿是重量濃度為(50～85)％的似膏體料漿，其中似膏體充填用的膠凝材料在混合料漿中的重量經(jīng)含量為(1～15)％，細(xì)粒級(jí)物料為(0～50)％，調(diào)節(jié)劑為(0～2)％，余為充填骨料和水。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于所述的充填骨料是以干料、濕料和漿體中的任何一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于所述的細(xì)粒級(jí)物料是以干料、濕料和漿料中的任何一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于所述的細(xì)粒級(jí)物料為粒徑低于37μm的物料。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿，其特征在于所述的細(xì)粒級(jí)物料，其含量較好范圍為(10～30)％。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料的料漿制備工藝，其特征在于在冬季或在寒冷的條件下，在所述似膏體充填料漿制備的各個(gè)階段和/或全過程中，通過加熱系統(tǒng)使充填料漿的溫度達(dá)到18℃以上，不超過40℃。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料的料漿制備工藝，其特征在于所述的細(xì)粒級(jí)物料是以干料、濕料和漿體中的任何一種形式加入到似膏體充填用的膠凝材料和/或骨料中。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的似膏體充填用的膠凝材料而制備的料漿的充填工藝，其特征在于所用的充填工藝是用自流或泵送的方式把所述的似膏體充填料漿經(jīng)管路系統(tǒng)充入井下充填采場(chǎng)。
全文摘要
似膏體充填用的膠凝材料、料漿及其制備充填工藝屬于井下膠結(jié)充填技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于似膏體充填用的膠凝材料是由含鈣的非晶化和微晶化的材料、含堿和/或硫的激發(fā)材料、活性材料、骨料和調(diào)節(jié)劑組成的比表面積為(3000～7500)cm
文檔編號(hào)C04B18/04GK1424275SQ0310028
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者孫恒虎, 徐維瑞, 蓋光舉, 黃玉誠(chéng), 楊寶貴, 劉華生, 毛信理 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京校區(qū)), 清華大學(xué), 北京市高水礦業(yè)技術(shù)開發(fā)公司