專利名稱：一種礦山井巷充填用復(fù)合物料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，屬于礦山井巷充填技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化工行業(yè)的迅速發(fā)展，磷化工廠每年排放黃磷爐渣的數(shù)量不斷增加，為了合理利用黃磷爐渣，目前已有大型磷化工廠開始利用黃磷爐渣取代磷石膏充填膠結(jié)用的水泥和粉煤灰，從而大大節(jié)省了水泥用量，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。但是采用黃磷爐渣與磷石膏進(jìn)行配合脫水性較差，凝固時間長，強(qiáng)度低，且遇水易軟化。雖添加硅酸鈉等物質(zhì)作為激發(fā)劑后，基本能滿足充填的前期脫水、凝固時間要求，但由于硅酸鈉為液體，要在充填站現(xiàn)在的設(shè)備條件下進(jìn)行工業(yè)試驗，組織生產(chǎn)難度大。復(fù)合爐渣粉與磷石膏的作用機(jī)理為磷石膏對復(fù)合爐渣粉的水化有促進(jìn)作用，復(fù)合爐渣粉溶解于水中，提供0Γ，在0H_的作用下，玻璃體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的Al-0、Si-0鏈被打開，隨著玻璃體的逐漸解體溶解，液相中發(fā)生下列反應(yīng)Si02+yCa (OH) 2+ (n-yH20) =xCaO · SiO2 · ηΗ20Al203+xCa (OH) 2+ (m_xH20) =xCaO · Al2O3 · mH20最初生成的水化鋁酸鈣以C3AH6的形式存在，在復(fù)合爐渣粉提供的堿性環(huán)境中，C3AH6轉(zhuǎn)換為C4AH13,再與液相中的石骨發(fā)生反應(yīng)生成I丐帆石(AFt)4CaO · Al2O3 · 13H20 + 3CaS04 · 2H20 + 14H20 =3CaS04 · Al2O3 · 3CaS04 · 3IH2O (AFt)生成的鈣礬石為不溶于水的針狀晶體，吸附在玻璃體表面。水化繼續(xù)進(jìn)行，玻璃體逐漸溶解，水化產(chǎn)物逐漸增多。黃磷爐渣的水化是由表及里逐漸發(fā)生的,最初復(fù)合爐渣粉中的C3S、C2S和水迅速反應(yīng)生成Ca(OH)2的飽和溶液，并從中析出Ca(OH)2晶體，同時石膏也很快進(jìn)入溶液和C3A反應(yīng)生成細(xì)小的鈣礬石晶體，在這一階段，由于水化產(chǎn)物尺寸細(xì)小，數(shù)量少，未形成網(wǎng)狀的凝聚結(jié)構(gòu)。隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，生成較多的Ca(OH)2和鈣礬石晶體，同時復(fù)合爐渣粉顆粒上長出C-S-H纖維狀凝膠，由于鈣礬石晶體的長大以及C-S-H的大量形成，互相接觸而產(chǎn)生接觸點(diǎn)，將各顆粒初步連接成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨著接觸點(diǎn)數(shù)目的增加，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷地加強(qiáng)，強(qiáng)度相應(yīng)增大。當(dāng)養(yǎng)護(hù)結(jié)束時，絕大多數(shù)黃磷爐渣已完成水化，各水化產(chǎn)物如C-S-H、Ca(OH)2, C3AH6, C4 (A, F) H13等數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)逐漸致密，形成具有強(qiáng)度的凝聚結(jié)構(gòu)。CN102234191A公開了一種早強(qiáng)型礦山井巷充填膠凝材料，由高爐礦渣、硫鋁酸鹽水泥(或者硫鋁酸鹽水泥熟料)和激發(fā)劑硅酸鈉按一定重量比混勻制備而成。CN102381847A公開了一種礦山井巷充填用高爐水淬渣膠凝材料，是由普通硅酸鹽水泥熟料粉末、水淬渣粉末、硬石膏粉末和生石灰粉末按一定重量百分比組成。以上方案雖然實現(xiàn)了高爐礦渣綜合利用，但仍然使用了水泥或水泥熟料作為原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，解決了礦山井巷充填膠結(jié)物料脫水性較差、凝固時間長、強(qiáng)度低或不易組織生產(chǎn)的問題，且可以不用水泥或水泥熟料為原料。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，其特征在于由黃磷爐渣粉、激發(fā)劑與改性劑按照(19 22): (10 17): (I 4)的質(zhì)量比混合后，加2 4倍體積的水?dāng)嚢杈鶆蚨瞥?；所述激發(fā)劑是指磷石膏、灰?guī)r、螢石或鈣質(zhì)頁巖中的任一種或幾種組合；所述改性劑是指硅酸鈉、氟硅酸鈉、氫氧化鈉、檸檬酸鈉、生石灰或消石灰中的任一種或幾種組合。所述激發(fā)劑為細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物質(zhì)，優(yōu)選磷石膏和鈣
質(zhì)頁巖;所述改性劑為細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物質(zhì)，優(yōu)選硅酸鈉、氟硅酸鈉和消石灰；所述黃磷爐渣粉為細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物質(zhì)。上述礦山井巷充填用復(fù)合物料的制備方法，是將黃磷爐渣、激發(fā)劑和改性劑分別經(jīng)過烘干和粉碎至細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物，然后按質(zhì)量比分別稱取備用，先將黃磷爐渣粉和激發(fā)劑混合均勻，然后加入改性劑，最后加2 4倍體積的水?dāng)嚢杈鶆蚣纯?。黃磷爐渣是利用磷礦石生產(chǎn)黃磷后的工業(yè)副產(chǎn)品，是電爐法制取黃磷時所產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，每生產(chǎn)It黃磷排放約Ilt黃磷爐渣。在冶煉過程中，處于熔融狀態(tài)下的黃磷爐渣經(jīng)水淬而冷卻，其主要成分是硅酸鹽玻璃體，SiO2和CaO總含量近90%，具有潛在的水化活性。本發(fā)明中的激發(fā)劑為高鈣高硅物質(zhì)。在激發(fā)劑的作用下，黃磷爐渣中的玻璃相加速分散和分解，使更多的爐渣粉表面與水接觸，促進(jìn)了爐渣參與反應(yīng)的數(shù)量，生成更多的C-S-H凝膠，發(fā)生水化硬化反應(yīng)，從而提高了早期強(qiáng)度，同時后期強(qiáng)度也得到較大程度的提高。此外，激發(fā)劑在早期能提高液相的堿度，促進(jìn)復(fù)合爐渣粉水化過程中生成的Ca(OH)2的結(jié)晶成核和晶體的發(fā)育，加速硅酸鹽礦物的早期水化速率，也對早期強(qiáng)度有貢獻(xiàn)。本發(fā)明中的改性劑可以促進(jìn)激發(fā)劑發(fā)揮作用，與激發(fā)劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生更多的C-S-H凝膠，并增加復(fù)合物料的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明的有益效果流動性好，凝固時間復(fù)合要求，早期強(qiáng)度較高，后期強(qiáng)度得到
提高，只需在生產(chǎn)過程中將復(fù)合物料裝入原水泥倉中即可進(jìn)行生產(chǎn)，組織生產(chǎn)容易?？扇〈?br> 水泥和粉煤灰，不用水泥和水泥熟料作為原料，最大限度的降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效.、/■
Mo
具體實施例方式以下通過實施例形式，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。實施例1-8
取磷石膏為激發(fā)劑，硅酸鈉的水溶液為改性劑1，氟硅酸鈉為改性劑2，消石灰為改性劑3，將黃磷爐渣、激發(fā)劑和各改性劑分別經(jīng)過烘干和粉碎至細(xì)度為200目、篩余量小于5%的粉狀物，然后按質(zhì)量比分別稱取備用，按照表I所示的配比，先將黃磷爐渣粉和激發(fā)劑混合均勻，然后加入改性劑，最后按表3所示標(biāo)準(zhǔn)用水量加入水?dāng)嚢杈鶆?；分別填充于70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm標(biāo)準(zhǔn)試模，試件制作后在實驗室內(nèi)(20±5°C，濕度60%)下養(yǎng)護(hù)至可脫模，然后對試件編號拆模。拆模后立即放入溫度為20±2°C，相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)檢測7d、14d、28d及其后期強(qiáng)度，膠砂強(qiáng)度檢測結(jié)果見表2，用水量凝結(jié)時間檢測結(jié)果見表3，充填混合料漿實驗強(qiáng)度檢測結(jié)果見表4。表I復(fù)合物料的配比
權(quán)利要求
1.一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，其特征在于由黃磷爐渣粉、激發(fā)劑與改性劑按照(19 22): (10 17): (I 4)的質(zhì)量比混合后，加2 4倍體積的水?dāng)嚢杈鶆蚨瞥?；所述激發(fā)劑是指磷石膏、灰?guī)r、螢石或鈣質(zhì)頁巖中的任一種或幾種組合；所述改性劑是指硅酸鈉、氟硅酸鈉、氫氧化鈉、檸檬酸鈉、生石灰或消石灰中的任一種或幾種組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，其特征在于所述激發(fā)劑為細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物質(zhì)，優(yōu)選磷石膏和鈣質(zhì)頁巖。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，其特征在于所述改性劑為細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物質(zhì)，優(yōu)選硅酸鈉、氟硅酸鈉和消石灰。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，其特征在于所述黃磷爐渣粉為細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種礦山井巷充填用復(fù)合物料的制備方法，其特征在于將黃磷爐渣、激發(fā)劑和改性劑分別經(jīng)過烘干和粉碎至細(xì)度為200 300目、篩余量小于5%的粉狀物，然后按質(zhì)量比分別稱取備用，先將黃磷爐渣粉和激發(fā)劑混合均勻，然后加入改性劑，最后加2 4倍體積的水?dāng)嚢杈鶆蚣纯伞?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦山井巷充填用復(fù)合物料，由黃磷爐渣粉、激發(fā)劑與改性劑按照(19～22):(10～17):(1～4)攪拌均勻而制成；其制備方法為將黃磷爐渣、激發(fā)劑和改性劑分別經(jīng)過烘干和粉碎至細(xì)度為200～300目、篩余量小于5%的粉狀物，然后按質(zhì)量比分別稱取備用，先將黃磷爐渣粉和激發(fā)劑混合均勻，然后加入改性劑，最后加2～4倍體積的水?dāng)嚢杈鶆蚣纯?。本發(fā)明流動性好，凝固時間復(fù)合要求，早期強(qiáng)度較高，后期強(qiáng)度得到提高，只需在生產(chǎn)過程中將復(fù)合物料裝入原水泥倉中即可進(jìn)行生產(chǎn)，組織生產(chǎn)容易?？扇〈嗪头勖夯遥挥盟嗪退嗍炝献鳛樵?，最大限度的降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C04B28/08GK102936121SQ20121040986
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者屈慶麟, 李凱, 楊永彬, 李文成, 楊步雷, 肖天佐, 李澤鋼 申請人:貴州開磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司