銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料的早強充填膠凝材料的製作方法
2023-06-05 00:31:46 1
銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料的早強充填膠凝材料的製作方法
【專利摘要】針對銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料，本發明公開了一種充填膠凝材料，該充填膠凝材料以質量百分比計包括5%-6%高鈣石灰，17%-19%的脫硫灰渣，1%-3%芒硝，72%-77%礦渣微粉，還可包括質量百分比≤1.5%的亞硫酸鈉。本發明同時公開了一種使用上述充填膠凝材料、銅鎳硫化礦床的全尾砂與棒磨砂的混合充填料及自來水製備充填料漿，其中銅鎳硫化礦全尾砂和棒磨砂的質量比為2:8-3:7，充填膠凝材料與混合充填料的質量比為1:4，自來水的質量百分比為22%。使用本發明提供的方法製備的充填體強度高，尤其是早期強度高，且成本低。
【專利說明】銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料的早強充填膠凝材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種採礦用充填膠凝材料，具體涉及一種針對銅鎳硫化礦床全尾砂與棒磨砂混合充填料的下向分層膠結充填法採礦用充填膠凝材料。
【背景技術】
[0002]尾砂是礦石經過破碎和粉磨以及選礦後排出的廢棄物，是充填法採礦中常用的充填材料。由於全尾砂粒徑細，含泥量較高，在充填法採礦中會降低充填體強度，尤其會降低早期強度。目前，絕大多數充填法採礦過程中採用分級尾砂進行膠結充填。但在實施分級尾砂充填時，尾砂利用率低，尾砂分級工藝複雜，不僅提高充填生產成本，而且分離出來的細泥堆放困難，潛在重大安全隱患。目前，解決全尾砂充填主要有兩條途徑:一是將全尾砂與較粗顆粒充填料進行混合，實施混合充填料的膠結充填；另一就是開發適用於全尾砂混合充填料的充填膠凝材料，從而提高全尾砂混合膠結充填體強度。
【發明內容】
[0003]本發明的主要內容是針對銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料，發明一種早期強度高的充填膠凝材料，可滿足於下向分層膠結充填法採礦的強度要求。使用本發明提供的充填膠凝材料與混合充填料製備的充填料漿進行充填，不僅提高了全尾砂利用率，而且還提高充填體強度，實現安全、高效和環保採礦。
[0004]上述目的是通過下述方案實現的:
一種充填膠凝材料，其特徵在於，該充填膠凝材料的成分以質量百分比計包括:5% — 6%高鈣石灰，17% —19%的脫硫灰洛，1% — 3%芒硝，72% — 77%礦渣微粉。
`[0005]根據上述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述高鈣石灰中CaO的質量百分比含量不小於 80%,高鈣石灰的粒度分布為 d1(l = 3.97 μ m一5.06 μ m、d50 = 8.06 μ m一13.68 μ m、d90 = 22.19 μ m—42.21 μ m, dav = 11.09 μ m—24.55 μ m,比表面積 5720cm2/cm3—8377cm2/
3
cm o
[0006]根據上述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述脫硫灰渣中SO3的質量百分比含量為38% — 42%，脫硫灰渣的粒度分布為 d1Q = 13.5 μ m—15.5 μ m、d50 = 38.3 μ m—40.1 μ m、d90=72.7 μ m—80.3 μ m, dav = 42.2 μ m—44.2 μ m,比表面積 2327 cm2/cm3—2436cm2/cm3。
[0007]根據上述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述礦渣微粉為鹼度係數小於I的酸性渣，其質量係數大於1.9，活性係數大於1.1 ;礦渣微粉的粒度分布為CU = 4.53 μ m, d50 =
10.67 μ m, d90 = 43.81 μ m, dav = 18.13 μ m。
[0008]根據上述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述充填膠凝材料還包括質量百分比(1.5%的亞硫酸鈉。
[0009]一種使用上述的充填膠凝材料製備的充填料漿，其特徵在於，所述充填料漿還包括銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料和自來水，所述銅鎳礦全尾砂和棒磨砂的質量比為2:8—3:7 ο[0010]根據上述的充填料漿，其特徵在於，所述充填膠凝材料與所述銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料的質量比為1:4，所述自來水的質量百分比為22%。
[0011]根據上述的填充料漿，其特徵在於，所述銅鎳礦全尾砂的化學成分以質量百分比計包括:33%—34% SiO2, 32%—34% MgO, 20%—21% Fe2O3, 2.5%—3.5% SO3, 2.5%—3.5%Al2O3, 2.0%—3.0% CaO, 0.5%—1.0% Cr2O3,0%—0.5% Na20,0%—0.5% K20,0%—0.5% TiO2 和〈1.5%其他礦物；銅鎳礦全尾砂的實體密度為2.8 t/m3—3.0t/m3，鬆散密度為1.2 t/m3—
1.3t/m3，孔隙率為 54% — 58%，粒度分布為 d1(l =0.0015mm—0.0017mm、d5(l =0.03mm—0.05mm、d90 =0.1mm一0.2mm、dv=0.03mm一0.04mm,不均勻係數為 20—23。
[0012]根據上述的充填料漿，其特徵在於，所述棒磨砂的化學成分以質量百分比計包括:70%—85%Si02,6%—10% Al2O3, 3%—6% MgO, 3%—6% CaO, 3%—8% Fe2O3,不大於 0.1%S ;棒磨砂的粒徑為_3mm，實體密度為2.6—2.7t/m3，鬆散密度為1.5—1.6t/m3，孔隙率為40%—42%,粒度分布為 d10 =0.13 mm—0.16mm、d50 =0.8 mm—1.0mnud60 =1.0 mm—1.5mm、d90 =2.9mm—3.3mm、dv=0.8 mm—1.2mm,不均勻係數為 7—9。
[0013]一種製備上述充填料漿的方法，其特徵在於，所述方法依次包括以下步驟:
(1)將所述充填膠凝材料與所述銅鎳礦全尾砂和棒磨砂混合充填料按1:4的質量比混合均勻，得到混合物；
(2)向所述混合物中加入自來水，使混合料漿的質量濃度達到78%，用砂漿泵攪拌均勻。
[0014]本發明的有益效果:
本發明使用銅鎳礦全尾砂與棒磨砂的混合充填料作為原材料，不僅減少尾砂排放量，有利於保護礦山環境，實現無廢或少廢綠色開採，同時還減少_3mm棒磨砂充填料生產加工量,與純棒磨砂充填料相比，混合充填料成本降低20% — 30%。添加全尾砂的混合料充填砂漿流動性好，充填體強度高，尤其使`早期強度得到保證，滿足厚大不穩固礦床下向分層膠結進路式採礦對充填體早期強度的要求。另外，本發明使用的充填膠凝材料的成分主要為脫硫灰渣和礦渣微粉，材料成本低，來源廣，其成本只是普通32.5R矽酸鹽水泥的60% — 70%。
[0015]綜上所述，使用本發明的充填膠凝材料和混合充填料製備的充填體可以實現低成本、高效與環保採礦之目的。
【具體實施方式】
[0016]本發明的礦山開採用的充填膠凝材料的成分以質量百分比計包括:5% — 6%高鈣石灰，17% —19%的脫硫灰渣，1% — 3%芒硝，72% — 77%礦渣微粉。高鈣石灰中CaO的質量百分比含量不小於80%,高鈣石灰的粒度分布為d1(l = 3.97 μ m一5.06 μ m、d50 = 8.06 μ m一13.68 μ m、d90 = 22.19 μ m—42.21 μ m, dav = 11.09 μ m—24.55 μ m,比表面積 5720cm2/cm3—8377cm2/cm30脫硫灰渣中SO3的質量百分比含量為38% — 42%，脫硫灰渣的粒度分布為d1(l =13.5 μ m—15.5 μ m、d50 = 38.3 μ m—40.1 μ m、d90 = 72.7 μ m—80.3 μ m，dav = 42.2 μ m—44.2 μ m，比表面積2327 cm2/cm3— 2436cm2/cm3。礦渣微粉的鹼度係數小於1，是酸性礦渣，其質量係數大於1.9，活性係數大於1.1 ;礦渣微粉的粒度分布為CU = 4.53 μ m, d50 =
10.67 μ m，d90 = 43.81 μ m，dav = 18.13 μ m。
[0017]礦渣微粉的鹼性係數根據其氧化物的比例來計算:
【權利要求】
1.一種充填膠凝材料，其特徵在於，該充填膠凝材料的成分以質量百分比計包括:5% — 6%高鈣石灰，17% —19%的脫硫灰洛，1% — 3%芒硝，72% — 77%礦渣微粉。
2.根據權利要求1所述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述高鈣石灰中CaO的質量百分比含量> 80%,高鈣石灰的粒度分布為 d1(l = 3.97 μ m一5.06 μ m、d5(l = 8.06 μ m一13.68 μ m、d90 = 22.19 μ m—42.21 μ m, dav = 11.09 μ m—24.55 μ m,比表面積 5720cm2/cm3—8377cm2/3cm o
3.根據權利要求1所述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述脫硫灰渣中SO3的質量百分比含量為38% — 42%，脫硫灰渣的粒度分布為d1Q = 13.5 μ m—15.5 μ m、d50 = 38.3 μ m—40.1 μ m、d90 = 72.7 μ m— 80.3 μ m, dav = 42.2 μ m— 44.2 μ m,比表面積 2327 cm2/cm3—2436cm2/cm3。
4.根據權利要求1所述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述礦渣微粉為鹼度係數小於I的酸性渣，其質量係數大於1.9，活性係數大於1.1 ;礦渣微粉的粒度分布為d1(l = 4.53 μ m,d50 = 10.67 μ m, d90 = 43.81 μ m, dav = 18.13 μ m。
5.根據權利要求1所述的充填膠凝材料，其特徵在於，所述充填膠凝材料還包括質量百分比≤1.5%的亞硫酸鈉。
6.一種使用如權利要求1-5之一所述的充填膠凝材料製備的充填料漿，其特徵在於，所述充填料漿還包括銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料和自來水，所述銅鎳礦全尾砂和所述棒磨砂的質量比為2:8—3:7。
7.根據權利要求6所述的`充填料漿，其特徵在於，所述充填膠凝材料與所述銅鎳礦全尾砂與棒磨砂混合充填料的質量比為1:4，所述自來水的質量百分比為22%。
8.根據權利要求6所述的填充料漿，其特徵在於，所述銅鎳礦全尾砂的化學成分以質量百分比計包括:33% — 34% SiO2, 32%—34% MgO, 20%—21% Fe2O3, 2.5%—3.5% SO3, 2.5%—3.5% Al2O3, 2.0%—3.0% CaO, 0.5%—1.0% Cr2O3,0%—0.5% Na20,0%—0.5% K20,0%—0.5%TiO2和〈1.5%其他礦物；所述銅鎳礦全尾砂的實體密度為2.8 t/m3—3.0t/m3，鬆散密度為1.2 t/m3—1.3t/m3，孔隙率為 54% — 58%，粒度分布為 d1(l =0.0015 mm—0.0017mm、d5(l =0.03mm —0.05mm、d9(l =0.1 mm —0.2mm、dv=0.03 mm —0.04mm,不均勻係數為 20—23。
9.根據權利要求6所述的充填料漿，其特徵在於，所述棒磨砂的化學成分以質量百分比計包括:70% — 85%Si02，6% —10% Al2O3, 3%—6% MgO, 3%—6% CaO, 3%—8% Fe2O3,不大於0.1%S ;棒磨砂的粒徑為-3mm，實體密度為2.6—2.7t/m3，鬆散密度為1.5—1.6t/m3，孔隙率為 40%—42%,粒度分布為 d1(l =0.13mm—0.16mm、d5(l =0.8mm—1.0mm、d6(l =1.0mm—1.5mm、d9。=2.9mm一3.3mm、dv=0.8mm一 1.2mm,不均勻係數為 7—9。
10.一種如權利要求6所述充填料漿的製備方法，其特徵在於，所述方法依次包括以下步驟: (1)將所述充填膠凝材料與所述銅鎳礦全尾砂和棒磨砂混合充填料按1:4的質量比混合均勻，得到混合物； (2)向所述混合物中加入自來水，使混合料漿的質量濃度達到78%，用砂漿泵攪拌均勻。
【文檔編號】C04B28/14GK103803928SQ201310731947
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】王永前, 楊志強, 高謙, 王永定, 李茂輝, 王有團, 李博, 劉瑞成 申請人:金川集團股份有限公司, 北京科技大學