多源固废基低碳胶凝材料制备及应用工艺的制作方法

本申请涉及矿山充填，尤其是涉及多源固废基低碳胶凝材料制备及应用工艺。

背景技术：

1、矿山为持续提高采矿效率和提高矿山开采率，采用嗣后充填采矿法进行回采矿石和处置部分尾矿，其充填胶结料多为硅酸盐水泥，应用过程主要有用量大、强度低、耐久性差，高水化热、抗爆破冲击性能差等特点，利用多源固废制备的低碳胶凝材料能够替代水泥，且嗣后充填体的支撑稳定性更高，能够大幅度降低回采矿石贫化率；基于各项背景下，低碳胶凝材料的研制和应用是有效提高固废资源化利用，降低矿山充填成本的有效形式之一。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种替代硅酸盐水泥的新型低碳胶凝材料产品和应用方法，本申请提供一种多源固废基低碳胶凝材料制备及应用工艺。

2、一方面，本申请提供的一种多源固废基低碳胶凝材料，包括铜尾矿渣15～18wt％；高炉矿渣58～62wt％；脱硫石膏15～18wt％以及碱性激发材料4～10wt％；并外掺外加剂0.1～0.3wt％。

3、可选的，所述外加剂包括偏铝酸钠、硅酸钠、三乙醇胺以及聚羟酸减水剂。

4、可选的，所述外加剂中，偏铝酸钠、硅酸钠、三乙醇胺以及聚羟酸减水剂的重量比为2：1：2：5。

5、第二方面，本申请提供上述胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、将铜尾矿渣、高炉矿渣、脱硫石膏、碱性激发材料以及外加剂按比例进行混合并烘干，得到混合粗料；

7、s2、将混合粗料进行研磨至比表面积≥450m2/kg，得到多源固废低碳胶凝材料。

8、第三方面，本申请提供上述胶凝材料的应用，要求0.075mm粒径以下，要求58～62％浓度的尾矿浆；将所述尾矿浆与权利要求1中所述的胶凝材料进行混合，胶凝材料掺入比例为9％～25％，得到充填料浆，所述充填料浆的浓度65％～67％，采用所述充填料浆通过充填管道自流至井下空区进行嗣后充填。

9、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

10、1.本申请制备的多源固废低碳胶凝材料替代了硅酸盐水泥，吨水泥其生产加工过程排放二氧化碳616.6kg，；低碳胶凝材料其制造过程主要为烘干和研磨，其吨制造排放二氧化碳450.3kg；每吨低碳胶凝材料相比硅酸盐水泥降低碳排放201.3kg，降碳效益明显；

11、2.采用本申请制备的胶凝材料制备得到的充填体的强度远高于针对嗣后充填的充填体需要达到强度要求5mpa；并且该充填体28d至90d的抗压强度会有所提升，而传统的水泥碎石充填体28d至90d的抗压强度会下降，低碳胶凝材料胶结尾矿形成的充填体更优；

12、3.低碳胶凝材料其原料主要来源为大宗固废，固废利用率90％以上，面对大宗固废的处置问题，降低了对传统石灰石的依赖，同时有效保护了生态环境，实现了资源化处置和利用；

13、4.相比硅酸盐水泥和粗颗粒尾矿的胶结充填，本申请利用矿山企业的细尾和低碳胶凝材料进行胶结充填，粗砂可以进行分级脱水出售，提高了矿山整体效益，此充填应用方法上进行了创新；

14、5.本申请通过添加聚羟酸减水剂，有效的保障了高浓度条件下的充填自流能力，对比硅酸盐水泥低碳胶凝材料充填的浓度可以更高，有效提高了细尾矿在充填中的应用，降低尾矿排入尾矿库，有效提高了矿山服年限。

15、具体实施方式

16、以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

17、本申请设计了一种多源固废基低碳胶凝材料，包括铜尾矿渣15～18wt％；高炉矿渣58～62wt％；脱硫石膏15～18wt％以及碱性激发材料4～10wt％；并外掺外加剂0.1～0.3wt％。

18、为了使尾矿能够达到在嗣后充填中的性能要求，申请人研发了将铜尾矿渣、高炉矿渣以及脱硫石膏控制在一定比例，并加入一定量碱性激发材料的情况下，能够直接或间接应用在嗣后充填；其中申请人用的铜尾矿渣需要达到以下要求：铜尾矿渣为选矿后的尾矿，其中al2o3、fe2o3化合物总含量≥70％，含水率≤14％，烧失量≤20％，so3含量≤3.0％。

19、本申请以上配方按照以下步骤进行制备胶凝材料：

20、s1、将铜尾矿渣、高炉矿渣、脱硫石膏、碱性激发材料以及外加剂按比例进行混合并烘干，得到混合粗料；

21、s2、将混合粗料进行研磨至比表面积≥450m2/kg，得到多源固废低碳胶凝材料。

22、本申请上述胶凝材料的应用，要求0.075mm粒径以下，要求58～62％浓度的尾矿浆；将所述尾矿浆与权利要求1中所述的胶凝材料进行混合，胶凝材料掺入比例为9％～25％，得到充填料浆，所述充填料浆的浓度65％～67％，采用所述充填料浆通过充填管道自流至井下空区进行嗣后充填。

23、将本申请制备的胶凝材料与选矿后的细尾矿浆料进行混合，得到的充填料浆进行嗣后充填；既能够降低胶凝材料的用量，消耗选矿后的利用价值低的细尾矿，降低成本，又能够满足充填体的性能要求。

24、本申请以下实施例中，所涉及的主要组分，若无特殊说明，均购自市售产品。

25、铜尾矿渣：需经过脱水含水率≤13.0％；购自铜冠庐江矿业公司。

26、高炉矿渣：为钢铁厂副产，含水率控制≤10.0％；购自宝武集团环境资源科技有限公司。

27、脱硫石膏：热电厂脱硫副产品，含水率控制≤16.0％；购自铜陵有色金属集团热电厂。

28、碱性激发材料，即碱性激发剂，本申请采用电石渣，采购自淮北矿业集团安徽华塑股份有限公司。

29、外加剂，包括偏铝酸钠、硅酸钠、三乙醇胺以及聚羟酸减水剂，本申请以下实施例中的外加剂中偏铝酸钠、硅酸钠、三乙醇胺以及聚羟酸减水剂的重量比为2：1：2：5。

技术特征：

1.一种多源固废基低碳胶凝材料，其特征在于，包括铜尾矿渣15～18wt％；高炉矿渣58～62wt％；脱硫石膏15～18wt％以及碱性激发材料4～10wt％；并外掺外加剂0.1～0.3wt％。

2.根据权利要求1所述的胶凝材料，其特征在于，所述外加剂包括偏铝酸钠、硅酸钠、三乙醇胺以及聚羟酸减水剂。

3.根据权利要求1所述的胶凝材料，其特征在于，所述外加剂中，偏铝酸钠、硅酸钠、三乙醇胺以及聚羟酸减水剂的重量比为2：1：2：5。

4.一种权利要求1所述的胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.一种权利要求1所述的胶凝材料的应用，其特征在于，要求0.075mm粒径以下，要求58～62％浓度的尾矿浆；将所述尾矿浆与权利要求1中所述的胶凝材料进行混合，胶凝材料掺入比例为9％～25％，得到充填料浆，所述充填料浆的浓度65％～67％，采用所述充填料浆通过充填管道自流至井下空区进行嗣后充填。

技术总结本申请公开了一种多源固废基低碳胶凝材料、制备方法及应用，涉及矿山充填技术领域，包括铜尾矿渣15～18wt％；高炉矿渣58～62wt％；脱硫石膏15～18wt％以及碱性激发材料4～10wt％；并外掺外加剂0.1～0.3wt％。胶凝材料的制备方法，S1、将铜尾矿渣、高炉矿渣、脱硫石膏、碱性激发材料以及外加剂按比例进行混合并烘干得到干混粗料；S2、将混合粗料进行研磨至比表面积≥450m2/kg，得到多源固废胶凝材料。多源固废胶凝材料应用于嗣后充填，将选矿后的尾矿进行分级，0.075mm以下粒径的为细尾矿，泵送至深锥浓密机中，加絮凝剂得到58％～62％浓度的尾矿浆；将尾矿浆与胶凝材料混合，得到充填料浆，充填料浆的浓度不低于65％，采用充填料浆进行嗣后充填，经过脱水、堆积固化，最终形成一定强度的充填体。技术研发人员：朱延明,巩瑞晨,朱雷,裴浩宇,汪炜,姚佳颖,朱立鹏,高飞,汪蕾,汪华受保护的技术使用者：铜陵铜冠建安新型环保建材科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9