一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310101121.0	申请日：	2013.03.27
公开号：	CN103172285A	公开日：	2013.06.26
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C04B 7/21申请公布日:20130626\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C04B 7/21申请日:20130327\|\|\|公开
IPC分类号：	C04B7/21	主分类号：	C04B7/21
申请人：	杨春保; 陈贤树; 朱春启; 成建
发明人：	杨春保; 陈贤树; 朱春启; 成建
地址：	230051 安徽省合肥市望江东路60号
优先权：
专利代理机构：	安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112	代理人：	余成俊
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内容摘要

本发明公开了一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂。该胶结剂生产原料质量百分比为：尾砂25-45%、水渣10-35%、熟料5-30%、粉煤灰0-20%、石膏5-7%、外加剂2-4%。本发明用于矿山充填，具有充填成本低、强度高、充填体质量好、抗离析、膨胀率低、利于施工、充填体尾砂利用率高、节能利废等优点。

权利要求书

权利要求书
1.   一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：其生产原料质量百分比为：尾砂25‑45%、水渣10‑35%、熟料5‑30%、粉煤灰0‑20%、石膏5‑7%、外加剂2‑4%。

2.   根据权利要求1所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的尾砂选自铁矿石尾砂、铜矿石尾砂、金矿石尾砂、锌矿石尾砂、铝矿石尾砂中的一种。

3.   根据权利要求1所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的石膏选自二水石膏、硬石膏、脱硫石膏中的一种。

4.   根据权利要求1所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的外加剂主要成份为有机醇胺类和无机盐类。

5.   根据权利要求1所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的胶结剂的生产方法如下：生产原料经高产高细球磨机粉磨至综合比表面积达到400m2/kg以上，并均匀混合即可。

说明书

说明书一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂
技术领域：
    本发明涉及一种矿山充填胶结剂，尤其涉及一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，广泛应用于矿山充填工程领域。
背景技术
    在矿床地下开采过程中，一方面必然产生大量采空区，另一方面由于矿石品位低必须排弃大量废弃物，主要是选矿厂尾砂及掘进废石。采空区的大量累积，存在着大规模地压活动的可能性，从而严重威胁着矿山自身的安全，同时将对矿区地表产生破坏。而尾砂大量堆存于地表不但占用农田和耕地，而且对周边环境破坏严重。所以在对矿石进行开发利用的同时，怎样保护好矿区周边环境及土地资源、保障国家财产及人民生命安全是目前急需‑解决的重大难题。
    解决这一重大难题的有效途径是采用充填采矿法——采用尾砂胶结充填。一方面可将尾砂大量充填于井下，从而大幅度减少尾砂排放，减少土地占用和保护环境；另一方面高质量的充填体可对井下采空区起到良好的支撑，避免采空区围岩的塌落，从而使矿区地表得到切实有效的保护。
为了实现充填采矿法的上述目标，必须采用胶结充填工艺，即必须在充填料中添加胶结剂以使充填料进入井下采空区后凝结硬化并具有一定的强度。目前国内外充填用胶结剂主要为普通硅酸盐水泥。然而由于水泥生产成本较高，导致充填成本高昂、一些矿山企业难以承担。同时水泥的生产过程要消耗大量的石灰石、黏土、煤炭、电力、运输、金属材料等资源，不利于节能减排。水泥充填还普遍存在严重的泌水和离析现象。泌水不但降低充填体强度，而且破坏充填环境，增加排水费用。离析则使充填体出现凝结缓慢、强度差的薄弱层，破坏了充填体的均一性，降低了其整体强度。
因此，研制生产成本低、充填强度高、充填性能良好、方便施工、节能利废的新型矿山充填胶结剂十分必要。
发明内容
    本发明目的在于为了弥补已有技术的缺陷，提供一种充填成本低、强度高、性能优良、利于施工的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
    一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其生产原料质量百分比为：尾砂25‑45%、水渣10‑35%、熟料5‑30%、粉煤灰0‑20%、石膏5‑7%、外加剂2‑4%。
    所述的尾砂选自铁矿石尾砂、铜矿石尾砂、金矿石尾砂、锌矿石尾砂、铝矿石尾砂中的一种。
    所述的石膏选自二水石膏、硬石膏、脱硫石膏中的一种。
    所述的外加剂主要成份为有机醇胺类和无机盐类。
所述的胶结剂的生产方法如下：生产原料经高产高细球磨机粉磨至综合比表面积达到400m2/kg以上，并均匀混合即可。
本发明是根据现代混凝土理论研制而成。现代混凝土理论认为，胶结剂的水化、混凝土的孔结构、混凝土的浓度、混凝土的保水性和离析对混凝土的强度都有重要影响。胶结剂的水化越快，混凝土的孔结构中有害孔（孔径小于200埃）越少、正常流动度下混凝土的浓度越低、离析越少，则混凝土的强度越高。首先，本发明对生产原料进行高细粉磨，使其颗粒微集料化，能够有效地改善硬化混凝土浆体的结构，大孔减少、微细孔增加，从而提高混凝土强度。其次，高细粉磨后的原料，在外加剂的激发下，其潜在的水化活性得以发挥，水化速度极大提高，从而形成高强度的混凝土；再次，本发明具有良好的减水作用。与普通水泥比较，在相同的充填浓度时可提高坍落度4‑6cm，在实际施工中，可以提高充填浓度5‑10%。因而，在保持强度不降低的前提下，每立方充填体胶结剂用量减少20‑50%，从而可以大幅降低充填成本。最后，本发明还具有良好的保水，可明显减少混凝土泌水及离析，提高充填体质量、有利于充填现场施工。
本发明的优点是：
1、本发明大量利用尾砂生产胶结剂，生产成本只有普通水泥的70‑80%，加上完全代替普通水泥后，每立方充填体胶结剂用量可减少20‑50%，因此可以大幅降低充填成本；
2、本发明充填性能良好，充填体强度高、水化热和膨胀率低；
3、本发明流动性好，坍落度高、抗离析、泌水少，利于施工；
4、本发明利用尾砂生产胶结剂，可以达到变废为宝，以废治废、利国利民的目的。应用本发明于全尾砂充填，提高了充填体中尾砂的利用率，降低了处理尾砂的费用。
总而言之，本发明是成本低廉、性能优良、利于施工、节能利废、具有良好社会经济效益的新一代矿山充填胶结剂。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明的具体实施方式作详细的说明。
实施例1
原料配比：铁矿石尾砂25%、水渣32%、熟料25%、粉煤灰10%、二水石膏5%、外加剂3%。
用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为457㎡/㎏。
强度检测结果如下：
标准砂强度（试验方法采用国标GB175—2007）：
3天：14.06MPa     28天：37.35MPa
全尾砂充填强度(MPa)灰砂比浓度%3天强度28天强度1:675%0.642.48
坍落度（试验方法参照GBJ80，试验仪器为100*200*300标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度%坍落度cm1:670%28.5
实施例2
原料配比：铜矿石尾砂28%、水渣32%、熟料21%、粉煤灰10%、脱硫石膏6%、外加剂3%。
用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为473㎡/㎏。
强度检测结果如下：
标准砂强度（试验方法采用国标GB175—2007）：
3天：14.56MPa     28天：37.18MPa
全尾砂充填强度(MPa)灰砂比浓度%3天强度28天强度1:675%0.72.60
坍落度（试验方法参照GBJ80，试验仪器为100*200*300标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度%坍落度cm1:670%28.1
实施例3
原料配比：金矿石尾砂35%、水渣35%、熟料5%、粉煤灰15%、硬石膏6.5%、外加剂3.5%。
用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为461㎡/㎏。
强度检测结果如下：
标准砂强度（试验方法采用GB175—2007）：
3天：14.50MPa     28天：36.20MPa
全尾砂充填强度(MPa)灰砂比浓度%3天强度28天强度1:675%0.72.66
坍落度（试验方法参照国标GBJ80，试验仪器为100*200*300标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度%坍落度cm1:670%28.8
实施例4
原料配比：锌矿石尾砂30%、水渣25%、熟料25%、粉煤灰12%、硬石膏5%、外加剂3%。
用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为465㎡/㎏。
强度检测结果如下：
标准砂强度（试验方法采用GB175—2007）：
3天：16.10MPa     28天：38.7MPa
全尾砂充填强度(MPa)灰砂比浓度%3天强度28天强度1:675%1.03.1
坍落度（试验方法参照国标GBJ80，试验仪器为100*200*300标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度%坍落度cm1:670%28.6
实施例5
原料配比：铝矿石尾砂40%、水渣10%、熟料25%、粉煤灰15%、脱硫石膏6%、外加剂4%。
用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为480㎡/㎏。。
强度检测结果如下：
标准砂强度（试验方法采用GB175—2007）：
3天：15.40MPa     28天：36.5MPa
全尾砂充填强度(MPa)灰砂比浓度%3天强度28天强度1:675%0.822.81
坍落度（试验方法参照国标GBJ80，试验仪器为100*200*300标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度%坍落度cm1:670%28.2
实施例6
原料配比：锌矿石尾砂35%、水渣30%、熟料24.5%、硬石膏7%、外加剂3.5%。
用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为463㎡/㎏。。
强度检测结果如下：
标准砂强度（试验方法采用GB175—2007）：
3天：17.30MPa     28天：39.5MPa
全尾砂充填强度(MPa)灰砂比浓度%3天强度28天强度1:675%1.13.5
坍落度（试验方法参照国标GBJ80，试验仪器为100*200*300标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度%坍落度cm1:670%27.9

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1、(10)申请公布号 CN 103172285 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103172285 A *CN103172285A* (21)申请号 201310101121.0 (22)申请日 2013.03.27 C04B 7/21(2006.01) (71)申请人杨春保地址 230051 安徽省合肥市望江东路 60 号申请人陈贤树朱春启成建 (72)发明人杨春保陈贤树朱春启成建 (74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112 代理人余成俊 (54) 发明名称一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂 (57) 摘要本发明公开了一种尾。

2、砂基多元复合矿山充填胶结剂。该胶结剂生产原料质量百分比为：尾砂 25-45%、水渣 10-35%、熟料 5-30%、粉煤灰 0-20%、石膏5-7%、外加剂2-4%。本发明用于矿山充填，具有充填成本低、强度高、充填体质量好、抗离析、膨胀率低、利于施工、充填体尾砂利用率高、节能利废等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书4页 (10)申请公布号 CN 103172285 A CN 103172285 A *CN103172285A* 1/1 页。

3、2 1. 一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：其生产原料质量百分比为：尾砂 25-45%、水渣 10-35%、熟料 5-30%、粉煤灰 0-20%、石膏 5-7%、外加剂 2-4%。 2. 根据权利要求 1 所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的尾砂选自铁矿石尾砂、铜矿石尾砂、金矿石尾砂、锌矿石尾砂、铝矿石尾砂中的一种。 3. 根据权利要求 1 所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的石膏选自二水石膏、硬石膏、脱硫石膏中的一种。 4.根据权利要求1所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在。

4、于：所述的外加剂主要成份为有机醇胺类和无机盐类。 5. 根据权利要求 1 所述的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其特征在于：所述的胶结剂的生产方法如下：生产原料经高产高细球磨机粉磨至综合比表面积达到400m2/kg以上，并均匀混合即可。权利要求书 CN 103172285 A 2 1/4 页 3 一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂 0001 技术领域：本发明涉及一种矿山充填胶结剂，尤其涉及一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，广泛应用于矿山充填工程领域。背景技术 0002 在矿床地下开采过程中，一方面必然产生大量采空区，另一方面由于矿石品位低必须排。

5、弃大量废弃物，主要是选矿厂尾砂及掘进废石。采空区的大量累积，存在着大规模地压活动的可能性，从而严重威胁着矿山自身的安全，同时将对矿区地表产生破坏。而尾砂大量堆存于地表不但占用农田和耕地，而且对周边环境破坏严重。所以在对矿石进行开发利用的同时，怎样保护好矿区周边环境及土地资源、保障国家财产及人民生命安全是目前急需 - 解决的重大难题。 0003 解决这一重大难题的有效途径是采用充填采矿法采用尾砂胶结充填。一方面可将尾砂大量充填于井下，从而大幅度减少尾砂排放，减少土地占用和保护环境；另一方面高质量的充填体可对井下采空区起到良好的支撑，避免采空区围岩的塌落，。

6、从而使矿区地表得到切实有效的保护。 0004 为了实现充填采矿法的上述目标，必须采用胶结充填工艺，即必须在充填料中添加胶结剂以使充填料进入井下采空区后凝结硬化并具有一定的强度。目前国内外充填用胶结剂主要为普通硅酸盐水泥。然而由于水泥生产成本较高，导致充填成本高昂、一些矿山企业难以承担。同时水泥的生产过程要消耗大量的石灰石、黏土、煤炭、电力、运输、金属材料等资源，不利于节能减排。水泥充填还普遍存在严重的泌水和离析现象。泌水不但降低充填体强度，而且破坏充填环境，增加排水费用。离析则使充填体出现凝结缓慢、强度差的薄弱层，破坏了充填体的均一性，降低了其。

7、整体强度。因此，研制生产成本低、充填强度高、充填性能良好、方便施工、节能利废的新型矿山充填胶结剂十分必要。发明内容 0005 本发明目的在于为了弥补已有技术的缺陷，提供一种充填成本低、强度高、性能优良、利于施工的一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂。 0006 本发明是通过以下技术方案实现的：一种尾砂基多元复合矿山充填胶结剂，其生产原料质量百分比为：尾砂 25-45%、水渣 10-35%、熟料 5-30%、粉煤灰 0-20%、石膏 5-7%、外加剂 2-4%。 0007 所述的尾砂选自铁矿石尾砂、铜矿石尾砂、金矿石尾砂、锌矿石尾砂、铝矿石尾砂。

8、中的一种。 0008 所述的石膏选自二水石膏、硬石膏、脱硫石膏中的一种。 0009 所述的外加剂主要成份为有机醇胺类和无机盐类。 0010 所述的胶结剂的生产方法如下：生产原料经高产高细球磨机粉磨至综合比表面积说明书 CN 103172285 A 3 2/4 页 4 达到 400m2/kg 以上，并均匀混合即可。 0011 本发明是根据现代混凝土理论研制而成。现代混凝土理论认为，胶结剂的水化、混凝土的孔结构、混凝土的浓度、混凝土的保水性和离析对混凝土的强度都有重要影响。胶结剂的水化越快，混凝土的孔结构中有害孔（孔径小于200埃）越少、正常流动度下混凝土的。

9、浓度越低、离析越少，则混凝土的强度越高。首先，本发明对生产原料进行高细粉磨，使其颗粒微集料化，能够有效地改善硬化混凝土浆体的结构，大孔减少、微细孔增加，从而提高混凝土强度。其次，高细粉磨后的原料，在外加剂的激发下，其潜在的水化活性得以发挥，水化速度极大提高，从而形成高强度的混凝土；再次，本发明具有良好的减水作用。与普通水泥比较，在相同的充填浓度时可提高坍落度 4-6cm，在实际施工中，可以提高充填浓度 5-10%。因而，在保持强度不降低的前提下，每立方充填体胶结剂用量减少 20-50%，从而可以大幅降低充填成本。最后，本发明还具有。

10、良好的保水，可明显减少混凝土泌水及离析，提高充填体质量、有利于充填现场施工。 0012 本发明的优点是： 1、本发明大量利用尾砂生产胶结剂，生产成本只有普通水泥的 70-80%，加上完全代替普通水泥后，每立方充填体胶结剂用量可减少 20-50%，因此可以大幅降低充填成本； 2、本发明充填性能良好，充填体强度高、水化热和膨胀率低； 3、本发明流动性好，坍落度高、抗离析、泌水少，利于施工； 4、本发明利用尾砂生产胶结剂，可以达到变废为宝，以废治废、利国利民的目的。应用本发明于全尾砂充填，提高了充填体中尾砂的利用率，降低了处理尾砂的费用。 0。

11、013 总而言之，本发明是成本低廉、性能优良、利于施工、节能利废、具有良好社会经济效益的新一代矿山充填胶结剂。 0014 具体实施方式：下面结合实例对本发明的具体实施方式作详细的说明。 0015 实施例 1 原料配比：铁矿石尾砂 25%、水渣 32%、熟料 25%、粉煤灰 10%、二水石膏 5%、外加剂 3%。 0016 用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为457/。 0017 强度检测结果如下：标准砂强度（试验方法采用国标 GB1752007）： 3 天： 14.06MPa 28 天： 37.35MPa 全尾砂充填强度 (M。

12、Pa) 灰砂比浓度 % 3 天强度 28 天强度 1:675%0.642.48 坍落度（试验方法参照 GBJ80，试验仪器为 100*200*300 标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度 % 坍落度 cm 1:670%28.5 实施例 2 原料配比：铜矿石尾砂 28%、水渣 32%、熟料 21%、粉煤灰 10%、脱硫石膏 6%、外加剂 3%。 0018 用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为473/。 0019 强度检测结果如下：标准砂强度（试验方法采用国标 GB1752007）：说明书 CN 103172285 A 4 3/4 页。

13、 5 3 天： 14.56MPa 28 天： 37.18MPa 全尾砂充填强度 (MPa) 灰砂比浓度 % 3 天强度 28 天强度 1:675%0.72.60 坍落度（试验方法参照 GBJ80，试验仪器为 100*200*300 标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度 % 坍落度 cm 1:670%28.1 实施例 3 原料配比：金矿石尾砂 35%、水渣 35%、熟料 5%、粉煤灰 15%、硬石膏 6.5%、外加剂 3.5%。 0020 用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为461/。 0021 强度检测结果如下：标准砂强度（试验方法采。

14、用 GB1752007）： 3 天： 14.50MPa 28 天： 36.20MPa 全尾砂充填强度 (MPa) 灰砂比浓度 % 3 天强度 28 天强度 1:675%0.72.66 坍落度（试验方法参照国标 GBJ80，试验仪器为 100*200*300 标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度 % 坍落度 cm 1:670%28.8 实施例 4 原料配比：锌矿石尾砂 30%、水渣 25%、熟料 25%、粉煤灰 12%、硬石膏 5%、外加剂 3%。 0022 用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为465/。 0023 强度检测结果如下：标。

15、准砂强度（试验方法采用 GB1752007）： 3 天： 16.10MPa 28 天： 38.7MPa 全尾砂充填强度 (MPa) 灰砂比浓度 % 3 天强度 28 天强度 1:675%1.03.1 坍落度（试验方法参照国标 GBJ80，试验仪器为 100*200*300 标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度 % 坍落度 cm 1:670%28.6 实施例 5 原料配比：铝矿石尾砂 40%、水渣 10%、熟料 25%、粉煤灰 15%、脱硫石膏 6%、外加剂 4%。 0024 用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为 480 / 。。 00。

16、25 强度检测结果如下：标准砂强度（试验方法采用 GB1752007）： 3 天： 15.40MPa 28 天： 36.5MPa 全尾砂充填强度 (MPa) 灰砂比浓度 % 3 天强度 28 天强度 1:675%0.822.81 坍落度（试验方法参照国标 GBJ80，试验仪器为 100*200*300 标准筒）检测结果如下：说明书 CN 103172285 A 5 4/4 页 6 灰砂比浓度 % 坍落度 cm 1:670%28.2 实施例 6 原料配比：锌矿石尾砂 35%、水渣 30%、熟料 24.5%、硬石膏 7%、外加剂 3.5%。 0026 用高产高细球磨机对原料进行混合粉磨，出磨物料比表面积经检测为 463 / 。。 0027 强度检测结果如下：标准砂强度（试验方法采用 GB1752007）： 3 天： 17.30MPa 28 天： 39.5MPa 全尾砂充填强度 (MPa) 灰砂比浓度 % 3 天强度 28 天强度 1:675%1.13.5 坍落度（试验方法参照国标 GBJ80，试验仪器为 100*200*300 标准筒）检测结果如下：灰砂比浓度 % 坍落度 cm 1:670%27.9 说明书 CN 103172285 A 6 。

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