一種氟石膏基礦井充填材料及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氟石膏基礦井充填材料及其使用方法，屬于建筑材料領域。
【背景技術】
[0002]我國地大物博，礦產資源豐富。隨著經濟的發展，礦山資源遭到長時間過度、不節制的開采，造成廢棄礦山數量迅速增加。所出現的環境災害及地質災害，如地面塌陷、開裂，地下水污染等正在發生或處于潛在的發生之中。煤炭資源是我國的主要資源，利用充填采礦法是提高煤炭回采率、充分有限的利用資源、有效控制地壓、減少地表沉降、防止塌陷的有效措施。選擇合適的充填材料，及時礦井、礦坑進行充填，是利國利民的大事。
[0003]氟石膏是生產氫氟酸等制氟工業產出的副產品，由于含有酸、腐蝕性雜質等因素，不能被綜合利用，每年全國產出數百萬噸，主要處理途徑是堆放，占用大量土地，長時間會給生態環境造成嚴重影響，還會危害人體健康。
[0004]國內外的充填方法、充填材料有很多，利用氟石霄做礦井充填材料的文獻未見報道。
【發明內容】
[0005]本發明以利用、消化工業廢棄物氟石膏為主要原則，經過復合改性處理制備礦井充填材料，并給出其使用方法。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
一種氟石膏基礦井充填材料，由以下重量份數的原料配備而成:
氟石膏:52?67份，粉煤灰:14?26份，堿性摻合料:8?14份，骨料:14份?26份，外加劑:1?6份，二水石膏:1.4-3.7份，水料比:0.45-0.53；
所述氟石膏為生產氫氟酸產出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7?9后，經球磨250目過篩而成的氟石膏粉；
所述的堿性摻合料由以下重量份的原料組成:水泥:35?45份，石灰粉:8?15份，礦粉:37?52份；
所述的外加劑由以下重量份的原料組成:膨脹劑:14?27份，減水劑:11?16份，栗送劑:8?14份，激發劑:36?48份，引氣劑:5?12份，保水劑:7?13份。
[0007]進一步地，所述的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑〈20_，粒徑I Omm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。
[0008]進一步地，所述膨脹劑為硫鋁酸鹽類膨脹劑；
進一步地，所述激發劑為硫酸鹽、重鉻酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種的組合。
[0009]進一步地，所述的二水石膏主要成分為CaSO4.2出0，含量>75%，含水率〈3%。
[0010]進一步地，一種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.45-0.53加水攪拌，攪拌轉速>100r/min，攪拌時間3min?4min，S卩可用栗送輸送料楽到指定區域。
[0011]本發明有如下顯著進步之處:
第一，本發明利用工業固體廢棄物氟石膏渣制備礦井充填材料，綜合利用廢棄資源，保護了環境，制備工藝簡單，成本低；
第二、本發明氟石膏基礦井充填材料具有良好的流動性，能利用漿體自身的重量達到自動流平的效果，具有自流平特性，利用氟石膏硬化時間長的特性，摻加激發劑及外加劑，制備的漿體可操作時間長，采用栗送工藝施工，工藝簡單，不會造成料漿粘堵輸送管的現象，灌入的料漿不沉淀，無泌水、離析現象；
第三，本發明反應后形成以膏體料漿硬化體為主的支控體架，強度高，完全滿足礦井充填材料的各項性能指標，達到地表沉陷控制目標，采空區礦井水中通常含有腐蝕性作用的Cl—、S042—、Mg2+，對硬化體不產生腐蝕影響;硬化體具有一定的多微孔結構，有一定的透水作用，有利于地上水的滲透排放，這種結構還有保住水分、散發水分的功效，在一定程度上調節充填區的自然條件，模擬純自然生態環境，有利于人動植物、細菌等生物的生長。
[0012]綜上所述，本發明資源綜合利用，以工業固體副產氟石膏制備礦井充填材料，其流動性、穩定性好，耐腐蝕、強度高，改善生態環境，是有此廢棄物地區礦井充填材料的理想選擇。
【具體實施方式】
[0013]
實施案例I
一種氟石膏基礦井充填材料由以下重量份的原料配備而成:
氟石膏:54份，粉煤灰:23份，堿性摻合料:9份，骨料:22份，外加劑:3.9份，二水石膏:2.7份，水料比:0.47;
所選用氟石膏為生產氫氟酸產出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7?9后，經球磨250目過篩而成的氟石膏粉；
所選用堿性摻合料由以下重量份的原料組成:42.5普通硅酸鹽水泥:38份，石灰粉:13份，礦粉:49份；
所選用外加劑由以下重量份的原料組成:硫鋁酸鹽類膨脹劑:18份，萘系減水劑:13份，栗送劑:11份，硫酸鋁激發劑:38份，引氣劑:8份，羥丙基甲基纖維素保水劑:12份。
[0014]所選用的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑〈20_，粒徑I Omm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。
[0015]所選用的二水石膏為電廠脫硫工藝產出的脫硫石膏，主要成分為CaSO4.2H20，CaSO4.2H20的含量>75%，含水率〈3%。
[0016]—種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.47加水攪拌，攪拌轉速〉100r/min，攪拌時間3m i η?4m i η，即可用栗送輸送料楽到指定區域。
[0017]經檢測，漿體性能:流動度:186mm/m，初凝時間:4.52h，終凝時間:6.37h，終凝時硬化體抗壓強度:3.7MPa，28天硬化體強度:> 25MPa。無分層、泌水、離析現象。
[0018]實施案例2
一種氟石膏基礦井充填材料由以下重量份的原料配備而成: 氟石膏:60份，粉煤灰:17份，堿性摻合料:10份，骨料:18份，外加劑:3份，二水石膏:3份，水料比:0.51;
所述氟石膏為生產氫氟酸產出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7?9后，經球磨250目過篩而成的氟石膏粉；
所述的堿性摻合料由以下重量份的原料組成:水泥:42份，石灰粉:11份，礦粉:47份；所述的外加劑由以下重量份的原料組成:硫鋁酸鈣類膨脹劑:20份，聚羧酸減水劑:12份，栗送劑:10份，草酸鈉激發劑:41份，引氣劑:7份，輕丙基甲基纖維素保水劑:10份。
[0019]所述的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑〈20mm，粒徑I Omm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。
[0020]所述的二水石膏主要成分為CaSO4.2出0，含量>75%，含水率〈3%。
[0021]進一步地，一種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.45-0.53加水攪拌，攪拌轉速>100r/min，攪拌時間3min?4min，S卩可用栗送輸送料楽到指定區域。
[0022]經檢測，漿體性能:流動度:190mm/m，初凝時間:5.3h，終凝時間:7.8h，終凝時硬化體抗壓強度:3.3MPa，28天硬化體強度:> 27MPa。無分層、泌水、離析現象。
[0023]以上實施例中，以氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料反應物為主要膠凝材料，骨料顆粒級配選擇恰當，漿體具有良好的流動度，初終凝時間適合栗送作業需求，栗送時不堵料，作業流暢，硬化體強度高，是有氟石膏廢渣堆積地礦井充填的良好材料。
[0024]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是由以下重量份數的原料配備而成: 氟石膏:52?67份，粉煤灰:14?26份，堿性摻合料:8?14份，骨料:14份?26份，外加劑:I?6份，二水石膏:1.4-3.7份，水料比:0.45-0.53； 所述氟石膏為生產氫氟酸產出的廢渣，添加3%?5%的生石灰中和PH在7~9后，經球磨250目過篩而成的氟石膏粉； 所述的堿性摻合料由以下重量份的原料組成:水泥:35?45份，石灰粉:8?15份，礦粉:37?52份； 所述的外加劑由以下重量份的原料組成:膨脹劑:14?27份，減水劑:11?16份，栗送劑:8?14份，激發劑:36?48份，引氣劑:5?12份，保水劑:7?13份。2.根據權利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述的骨料為礦山尾砂和/或碎石的組合，其中顆粒粒徑級配方式為，最大粒徑<20mm，粒徑1mm?20mm占比10%，粒徑5mm?1mm占比20%，粒徑5mm以下占比70%。3.根據權利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述膨脹劑為硫鋁酸鹽類膨脹劑。4.根據權利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述激發劑為硫酸鹽、重鉻酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種的組合。5.根據權利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料，其特征是所述的二水石膏主要成分為CaS04.2出0，含量>75%，含水率〈3%。6.根據權利要求1所述的一種氟石膏基礦井充填材料的使用方法，其特征在于將氟石膏基礦井充填材料氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏，按照水料比:0.45~0.53加水攪拌，攪拌轉速>1001'/111；[11，攪拌時間3111；[11~4111；[11，即可用栗送輸送料楽到指定區域。
【專利摘要】本發明提供一種氟石膏基礦井充填材料，由氟石膏、粉煤灰、堿性摻合料、骨料、外加劑、二水石膏、水等原材料按一定比例制備而成。本發明資源綜合利用，以工業固體副產氟石膏制備礦井充填材料，其流動性、穩定性好，耐腐蝕、強度高，改善生態環境，是有此廢棄物地區礦井充填材料的理想選擇。
【IPC分類】E21F15/00, C04B28/14
【公開號】CN105712688
【申請號】CN201610054157
【發明人】張國輝, 溫海濱, 王慧
【申請人】濟南大學