本發明專利技術是關于一種鐵礦尾砂固化劑、含該固化劑的鐵礦全尾砂膠結組合物及其在礦山采空區的應用，屬于金屬與非金屬地下開采技術領域，所述尾砂固化劑，包括下列重量份的組分：水淬高爐礦渣0.4～0.6份；赤泥0.2～0.3份；活性礦物摻合料：0.2～0.4份；活性激發劑：0.03～0.05份；堿金屬的氫氧化物或堿土金屬的氫氧化物：0.03～0.1份。本發明專利技術實施例提供的鐵礦尾砂固化劑是一種成本低、早期強度高的高效新型環保膠凝材料，可以實現采空區快速充填、快速固化，可廣泛應用在礦井開采、地基處理等巖土工程領域，市場前景十分廣闊。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬與非金屬地下開采
，特別是涉及一種用于尾砂膠結充填礦山的固化劑、含該固化劑的鐵礦全尾砂膠結組合物及該組合物應用在礦山采空區的充填方法。
技術介紹
礦山企業在選礦完成后，多以泥漿形式外排選礦時產生的廢棄礦渣，這些廢棄礦渣經日積月累形成尾礦庫。尾礦庫占地面積大，而且極具安全隱患，另外在尾礦庫中富含選礦藥劑的水滲透到地下，對環境、地下水也會造成極大的污染。尾礦的處理與綜合利用成為各個地區礦冶企業迫切需要解決的重大問題。尾礦綜合利用有利于減少占用土地，保護環境，也是消除尾礦庫安全隱患的治本之策。充填采礦法是隨回采工作面的推進，逐步用充填料充填采空區的一種采礦方法，該方法具有如下突出的優越性:可為礦床開采的整體安全提供支撐，特別是對于800米以上深井開采，可以有效預防和控制巖爆、降低工作面溫度等作用，成為深井礦山的首選采礦方法；可有效地保護礦區建筑物及周邊生態環境；最大限度回收地下礦產資源。將尾礦作為填充料應用在充填采礦中是較為合理有效也是應用越來越廣的尾礦利用方式。目前，通常通過硅酸鹽水泥等膠結一定粒級的尾砂形成充填混合料，將該填充混合料通過自流管道注入采空區，經合理的養生后形成一定強度和體積穩定的固化體來實現對采空區的填充。礦石的全尾砂含有大量的細顆粒，現有的填充工藝要求填充混合料含有大量的水分，這使得全尾砂 膠結固化的難度大、成本高，使用一般硅酸鹽水泥無論是技術性能還是經濟成本均難以滿足要求。
技術實現思路
為了解決現有技術的問題，本專利技術實施例提供了一種鐵礦尾砂固化劑含該固化劑的鐵礦全尾砂膠結組合物及其在礦山采空區的應用。所述技術方案如下:一方面，提供了一種鐵礦尾砂固化劑，包括下列重量份的組分:水淬高爐礦渣0.4 0.6份；赤泥0.2 0.3份；活性礦物摻合料:0.2 0.4份；活性激發劑:0.03 0.05份；堿金屬的氫氧化物或堿土金屬的氫氧化物:0.03 0.1份。優選，所述的水淬高爐礦渣勃氏比表面積為350 700m2/kg。優選,所述赤泥的勃氏比表面積為500 700m2/kg。優選，所述活性礦物摻合料選自煅燒煤矸石粉、固硫灰渣、粉煤灰、沸石粉、天然火山灰中的一種或一種以上組合。優選，所述的固硫灰渣，其中，固硫灰為直接從流化床鍋爐煙道收集到的原狀固硫灰，固硫渣的勃氏比表面積為350 500m2/kg ;所述的沸石粉細度不低于150目；所述的天然火山灰細度不低于200目。優選，所述活性激發劑為三乙醇胺、甲酸鈣、氯鹽、堿土金屬的硫酸鹽、堿金屬的碳酸鹽、堿金屬的硅酸鹽中的一種或一種以上組合。優選，所述氯鹽為氯化鈉或氯化鈣，所述堿土金屬的硫酸鹽為硫酸鈣或硫酸鎂，所述堿金屬的碳酸鹽為碳酸鈉或碳酸鉀，所述堿金屬的硅酸鹽為硅酸鈉。優選，所述堿金屬的氫氧化物或堿土金屬的氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣。另一方面，提供了一種鐵礦全尾砂膠結組合物，其包括下列組分:鐵礦全尾砂，包括干基物料以及水，其中水的質量含量小于等于45% ；鐵礦尾砂固化劑，其含量為所述鐵礦全尾砂干基質量的10% 25% ;外加水，其與所述鐵礦全尾砂中的水的總含量為所述鐵礦全尾砂膠結組合物質量的 30-37%。又一方面，提供了一種礦山采空區的充填方法，包括以下步驟:將上述鐵礦全尾砂膠結組合物攪拌均勻，通過自流性管道輸送到礦井進行充填，在礦井中養生7-28天，養生溫度為20 25°C，相對濕度不高于95%。本專利技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:本專利技術實施例以水淬高爐礦渣、赤泥、固硫灰渣等工業廢渣為主要原料，提供了一種能夠在高含水量狀態下，以干基質量的10% 25%摻量有效固化鐵礦全尾砂的鐵礦尾砂固化劑； 該鐵礦尾砂固化劑可以直接固化全尾砂，因此,對鐵礦尾砂進行利用時,無需對尾砂進行分級篩選，尾砂中的細粒部分也能全部利用，基本實現了尾砂的全部利用，不僅降低了成本，還有利于保護環境；該鐵礦尾砂固化劑配料方便，其配料中工業廢渣的使用量超過50%，為工業廢渣的利用提供了一個有效途徑，節約環保；該鐵礦尾砂固化劑在安徽馬鞍山某礦井充填站工業試驗中，按照工程技術要求，與高含水量的鐵礦全尾砂按一定比例攪拌均勻后，通過自流性管道輸送到礦井進行充填，充填體經過自然養護后形成了一定強度和體積穩定的固化體，經測試，充填體3天抗壓強度大于0.4MPa，7天抗壓強度大于1.0MPa，28天強度大于2.0MPa,固化體具有良好的水穩性能和體積穩定性，性能明顯優于同條件下的普通硅酸鹽水泥，具有早期強度高、后期強度穩定、施工方便、成本低廉等特點。因此，本專利技術實施例提供的鐵礦尾砂固化劑是一種成本低、早期強度高的高效新型環保膠凝材料，可以實現采空區快速充填、快速固化，可廣泛應用在礦井開采、地基處理等巖土工程領域，市場前景十分廣闊。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，但不作為對本專利技術的限定。實施例1( I)按照下列重量稱取鐵礦尾砂固化劑原料:(千克)水淬高爐礦渣0.5 ;赤泥0.2 ;固硫灰渣0.3 ;三乙醇胺0.03 ;碳酸鈉0.02 ;消石灰粉(氫氧化鈣)0.05。所述水淬高爐礦渣磨至勃氏比表面積350 700m2/kg，所述赤泥的勃氏比表面積為 500 700m2/kg。所述的固硫灰渣中，固硫灰為直接從流化床鍋爐煙道收集到的原狀固硫灰，固硫洛磨至勃氏比表面積350 500m2/kg。(2)制備鐵礦尾砂固化劑:將水淬高爐礦洛0.5kg、赤泥0.2kg、固硫灰洛0.3kg、三乙醇胺0.03kg、碳酸鈉0.02kg、消石灰粉(氫氧化鈣)0.05kg干燥原料放入攪拌機中進行拌合，拌勻后密封保存，形成粉狀鐵礦尾砂固化劑；( 3 )制備鐵礦全尾砂膠結組合物:鐵礦全尾砂，包括干基物料以及水，對高含水量鐵礦全尾砂進行濃密處理，使其含水量即水的質量濃度為40.4% ；向所述鐵礦全尾砂中加入鐵礦尾砂固化劑,鐵礦尾砂固化劑的加入量為所述鐵礦全尾砂干基質量的15%，攪拌混合均勻，攪拌時間不低于2min ；向上述混合物中加入外加水，通過調節外加水的含量，使整個體系的含水量為37%，攪拌均勻得鐵礦全尾砂膠結組合物。將上述鐵礦全尾砂膠結組合物采用水泥膠砂試模澆筑成型，靜置I天后收面，2天后拆模，拆模后采用薄膜覆蓋密閉養生，養生溫度控制在20 25°C，相對濕度不高于95%，時間不宜少于7天，如果對耐久性要求較高，養生期不應少于28天。受凍前的養生齡期不得低于28天。如果低于此溫度，則應相應延長養生期，溫度低于零度時不得進行施工。 本實施例提供的鐵礦全尾砂膠結組合物固化后，按照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》(JGJ/I70-2009)標準測定第3天抗壓強度為0.4IMPa ;第7天抗壓強度為1.0lMPa ；第28天抗壓強度為1.24MPa ;固化體出現輕微收縮現象；鐵礦全尾砂固化體的水穩性能和體積穩定性良好。實施例2(I)按照下列重量稱取鐵礦尾砂固化劑原料:(千克)水淬高爐礦渣0.5 ;赤泥0.2 ;沸石粉0.25 ;氯化鈣0.02 ;硫酸鈣0.02 ;消石灰粉(氫氧化鈣)0.1。所述水淬高爐礦渣磨至勃氏比表面積350 700m2/kg，所述沸石粉細度不低于150目，所述赤泥的勃氏比表面積為500 700m2/kg。(2)制備鐵礦尾砂固化劑:制備方本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鐵礦尾砂固化劑，其特征在于，包括下列重量份的組分：水淬高爐礦渣0.4～0.6份；赤泥0.2～0.3份；活性礦物摻合料：0.2～0.4份；活性激發劑：0.03～0.05份；堿金屬的氫氧化物或堿土金屬的氫氧化物：0.03～0.1份。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周永祥，紀憲坤，邵正明，萬宇，薛慶，王明遠，
申請(專利權)人：建研建材有限公司，中國建筑科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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