本發(fā)明屬于充填材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線和生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

鍺是一種應(yīng)用廣泛的半導體，也是一種重要的稀有金屬。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鍺的年產(chǎn)量逐年增大。鍺雖然會給人們帶來巨大的效益，但因為提煉鍺而產(chǎn)生的鍺廢渣會有許多負面的影響，從而一直困擾著人們。

鍺廢渣是提煉鍺后的酸性溶液，經(jīng)生石灰中得到的的廢渣。鍺廢渣作為工業(yè)固體廢棄物，其含水率為16.0 %～17.0 %，密度為2.32 g/cm³～2.42 g/cm³ ；平均粒徑為29.58 μm～ 29.68 μm，-20 μm粒徑含量高達45 %～55 %，容重1.03g/cm³～1.13g/cm³；孔隙率為55.09 %～55.19 %。對于鍺廢渣的處理，目前還沒有合理的方法來解決這個問題。大部分選擇的方法就是長期堆存或者焚燒。這些方法不僅占用了大量的土地，而且會對環(huán)境造成極大的污染。

對于鍺廢渣的處理，在不降低其他材料性能的前提下，將鍺廢渣與其他材料結(jié)合起來，進行再利用，會大大降低鍺廢渣對環(huán)境的危害。這種方法不僅成本低，而且很好的處理了鍺廢渣帶來的不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題是：對于鍺廢渣的處理問題，鍺廢渣一般處理方法為長期堆存或者焚燒，這樣的方法不僅占用了大量的土地，而且會對環(huán)境造成極大的污染，因此希望能夠?qū)︽N廢渣的合理處理，在不降低其他材料性能的前提下，可將其進行再利用，使得鍺廢渣對環(huán)境的危害大大降低。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線，由鍺廢渣處理系統(tǒng)和充填材料制造系統(tǒng)組成，所述鍺廢渣處理系統(tǒng)包括依次連接的鍺廢渣收集堆、一級破碎機、二級破碎機和振動篩，所述充填材料制造系統(tǒng)包括渣倉、水泥倉、水倉、添加劑倉、圓盤給料機、皮帶輸送機、攪拌機；鍺廢渣處理系統(tǒng)中的振動篩與填充材料制造系統(tǒng)的渣倉相連接，渣倉下方設(shè)置圓盤給料機，圓盤給料機下方為皮帶輸送機，皮帶輸送機上方還設(shè)置有水泥倉，皮帶輸送機的終端為攪拌機，攪拌機上方設(shè)置水倉和添加劑倉，攪拌機出口與輸送泵相連。

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)方法，利用上述的一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線，按照如下步驟進行：

第一步：將鍺廢渣從鍺廢渣收集堆運出，通過一級破碎機進行一級破碎；

第二步：將經(jīng)過一級破碎的鍺廢渣通過二級破碎機進行二級破碎；

第三步：將經(jīng)過二級破碎的鍺廢渣通過振動篩進入到渣倉；

第四步: 將水泥放入水泥倉，將水灌入水倉，并將激發(fā)劑放入添加劑倉內(nèi)；

第五步：將渣倉內(nèi)的鍺廢渣通過圓盤給料機送到皮帶輸送機上，將水泥倉中的水泥送到皮帶輸送機上，并通過皮帶輸送機進入攪拌機，并將激發(fā)劑和水通過管道輸送到攪拌機中，所述將圓盤給料機、水、激發(fā)劑、水泥都是通過控制閥根據(jù)一定的速率來控制他們的混合比例；

第六步：將攪拌后的井下充填材料通過輸送泵傳遞到井下。

進一步，所述一級破碎使鍺廢渣的平均粒徑降到150μm～200μm。

進一步，所述二級破碎使鍺廢渣的平均粒徑降到28μm～ 30μm。

進一步，所述水泥為425#型普通硅酸鹽水泥，其密度為3.00g/cm³～ 3.10g/cm³。

進一步，所述控制圓盤給料機的給料速度為4～8t/h，控制水倉的出水速度為10.6～21.5t/h，控制添加劑倉的出料速度為0.26～0.53t/h，控制水泥倉的出料速度為22.6～55.5t/h。

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料，按照上述的生產(chǎn)方法制得，其配方為鍺廢渣占總重量的10.4~10.6%，425#型普通硅酸鹽水泥占總重量的59.0~60.2%，激發(fā)劑占總重量的0.7~2.78%，水占總重量的27.8~28.4%。

進一步，所述激發(fā)劑為氯化鋁，碳酸鈉，氫氧化鈣，偏鋁酸鈉中的任意一種。

優(yōu)選的，偏鋁酸鈉占總重量的0.14 %～0.7%。

優(yōu)選的，偏鋁酸鈉占總重量的0.43%時，充填效果最佳。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是：

（1）造價成本低，所用原材料的一部分為工業(yè)廢棄料鍺廢渣，將鍺廢渣當做水泥的摻合料，降低了制作成本；

（2）鍺廢渣對環(huán)境會造成一部分的影響，通過對鍺廢渣的再利用，將鍺廢渣與混凝土結(jié)合起來，起到了保護環(huán)境的作用；

（3）對與鍺廢渣傳統(tǒng)工業(yè)的方法是將鍺廢渣大量儲存，占用了大量的土地。通過發(fā)明的方法，可以有效的節(jié)約用地；

（4）制作工藝簡單，制作成本較低，生產(chǎn)線建設(shè)好實現(xiàn)，并且產(chǎn)品性能良好，易推廣使用；

（5）由于井下作業(yè)對充填材料有巨大的需求，將鍺廢渣通過一定比例與水泥相結(jié)合，再添加催化劑，達到混凝土的基本力學性能要求并且用于井下充填，可滿足市場需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)線的整體示意圖。

圖2為本發(fā)明的生產(chǎn)方法的流程示意圖。

具體實施方式

實施例1

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線，包括鍺廢渣處理系統(tǒng)和充填材料制造系統(tǒng)，所述鍺廢渣處理系統(tǒng)包括鍺廢渣收集堆1、一級破碎機2、二級破碎機3和振動篩4，所述充填材料制造系統(tǒng)包括渣倉5、水泥倉6、水倉7、添加劑倉8、圓盤給料機9、皮帶輸送機10、攪拌機11；鍺廢渣處理系統(tǒng)中的振動篩4與填充材料制造系統(tǒng)的渣倉5相連接，渣倉下方設(shè)置圓盤給料機9，圓盤給料機下方為皮帶輸送機10，皮帶輸送機上方還設(shè)置有水泥倉6，皮帶輸送機的終端為攪拌機11，攪拌機上方設(shè)置水倉7和添加劑倉8，攪拌機出口與輸送泵12相連。

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)方法，利用上述一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線，按照如下步驟進行：

第一步：將鍺廢渣從鍺廢渣收集堆運出，通過一級破碎機進行一級破碎，一級破碎使鍺廢渣的平均粒徑降到150μm～200μm；

第二步：將經(jīng)過一級破碎的鍺廢渣通過二級破碎機進行二級破碎，二級破碎使鍺廢渣的平均粒徑降到28μm～ 30μm；

第三步：將經(jīng)過二級破碎的鍺廢渣通過振動篩進入到渣倉；

第四步: 將密度為3.05g/cm³的425#型普通硅酸鹽水泥放入水泥倉；將水灌入水倉；并將激發(fā)劑偏鋁酸鈉放入添加劑倉內(nèi)。

第五步：將渣倉內(nèi)的鍺廢渣通過圓盤給料機送到皮帶輸送機上，將水泥倉中的水泥送到皮帶輸送機上，并通過皮帶輸送機進入混凝土攪拌機，并將激發(fā)劑和水通過管道輸送到攪拌機中，所述將圓盤給料機、水、激發(fā)劑、水泥都是通過控制閥根據(jù)一定的速率來控制他們的混合比例；所述控制圓盤給料機的給料速度為4t/h，控制水倉的出水速度為10.6t/h，控制添加劑倉的出料速度為0.26t/h，控制水泥倉的出料速度為22.6t/h；

第六步：將攪拌后的井下充填材料通過輸送泵傳遞到井下。

根據(jù)上述摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)方法得到一種摻合鍺廢渣的井下充填材料，其各個組分的比例為：鍺廢渣占比為10.6%，水占比為28.4%，偏鋁酸鈉占比為0.7%，水泥占比為60.2%。

實施例2

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線，包括鍺廢渣處理系統(tǒng)和充填材料制造系統(tǒng)，所述鍺廢渣處理系統(tǒng)包括鍺廢渣收集堆1、一級破碎機2、二級破碎機3和振動篩4，所述充填材料制造系統(tǒng)包括渣倉5、水泥倉6、水倉7、添加劑倉8、圓盤給料機9、皮帶輸送機10、攪拌機11；鍺廢渣處理系統(tǒng)中的振動篩4與填充材料制造系統(tǒng)的渣倉5相連接，渣倉下方設(shè)置圓盤給料機9，圓盤給料機下方為皮帶輸送機10，皮帶輸送機上方還設(shè)置有水泥倉6，皮帶輸送機的終端為攪拌機11，攪拌機上方設(shè)置水倉7和添加劑倉8，攪拌機出口與輸送泵12相連。

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)方法，利用上述一種摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)線，按照如下步驟進行：

第一步：將鍺廢渣從鍺廢渣收集堆運出，通過一級破碎機進行一級破碎，一級破碎使鍺廢渣的平均粒徑降到150μm～200μm；

第二步：將經(jīng)過一級破碎的鍺廢渣通過二級破碎機進行二級破碎，二級破碎使鍺廢渣的平均粒徑降到28μm～ 30μm；

第三步：將經(jīng)過二級破碎的鍺廢渣通過振動篩進入到渣倉；

第四步: 將密度為3.05g/cm³的425#型普通硅酸鹽水泥放入水泥倉；將水灌入水倉；并將激發(fā)劑氯化鋁放入添加劑倉內(nèi)。

第五步：將渣倉內(nèi)的鍺廢渣通過圓盤給料機送到皮帶輸送機上，將水泥倉中的水泥送到皮帶輸送機上，并通過皮帶輸送機進入混凝土攪拌機，并將激發(fā)劑和水通過管道輸送到攪拌機中，所述將圓盤給料機、水、激發(fā)劑、水泥都是通過控制閥根據(jù)一定的速率來控制他們的混合比例；所述控制圓盤給料機的給料速度為8t/h，控制水倉的出水速度為21.5t/h，控制添加劑倉的出料速度為0.53t/h，控制水泥倉的出料速度為45.5t/h；

第六步：將攪拌后的井下充填材料通過輸送泵傳遞到井下。

根據(jù)上述摻合鍺廢渣的井下充填材料的生產(chǎn)方法得到一種摻合鍺廢渣的井下充填材料，其各個組分的比例為：鍺廢渣占比為10.4%，水占比為27.8%，氯化鋁占比為2.8%，水泥占比為59.0%。

實施例3

一種摻合鍺廢渣的井下充填材料，其配方為鍺廢渣占總重量的10.4~10.6%，水泥占總重量的59.0~60.2%，水占總重量的27.8~28.4%；激發(fā)劑分別占總重量的0.7%、1.4%、2.1%、2.78%攪拌均勻后制備成40mm×40mm×160mm試塊，在標準養(yǎng)護條件下進行養(yǎng)護，養(yǎng)護至標準齡期時進行單軸抗壓強度測試，詳細方案及試驗結(jié)果見下表。

從表中可以看出，不同種類激發(fā)劑的激發(fā)效果差別很大，其中NaAlO₂的激發(fā)效果最佳，且隨其摻量增加，抗壓強度逐漸降低，其膠凝性降低，其添加比例不超過總重量0.7%，抗壓強度損失不大，在一定范圍內(nèi)可以代替混凝土；AlCl_３·6H₂O和Na₂CO₃的激發(fā)效果次之，沒有NaAlO₂效果好；Ca(OH)₂的激發(fā)效果最差，對鍺廢渣水泥復合體系強度損失較大；所以根據(jù)上表，可以對NaAlO₂進一步分析。

經(jīng)過實驗，激發(fā)劑NaAlO₂對鍺廢渣水泥復合體系強度增長是有利的；當鍺廢渣占總重量的10.4~10.6%，水灰比為0.40～0.45時，不同NaAlO₂占總重量的（0.14%、0.28%、0.42 %、0.56%）條件下復合體系不同齡期強度增長情況，其中，鍺廢渣和激發(fā)劑NaAlO₂的摻量均為總重量的百分比，試驗結(jié)果見下表。

從表中可以看出，鍺廢渣占總重量的10.4~10.6%，水灰比為0.40～0.45時，隨著NaAlO₂摻量的變化，鍺廢渣復合體系不同齡期抗壓強度不斷變化。通過對不同齡期抗壓強度的比較，當NaAlO₂摻量達到0.14%時候，強度在前期、中期、后期損失過多；當NaAlO₂摻量達到0.28%中期強度增長過慢，當NaAlO₂摻量達到0.56%前期增長較快，中期變緩，后期顯現(xiàn)出負增長態(tài)勢。

當NaAlO₂摻量為0.42%時其各齡期強度均達到最大值，和純水泥強度比較前期和中期強度增長速度最快，且后期強度損失率也最低。所以當NaAlO₂摻量為0.42 %時，NaAlO₂作為鍺廢渣水泥激發(fā)劑其摻量是最合理的。