一种基于多种固废协同的碱激发高水型矿井充填材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113292305A(43)申请公布日2021.08.24(21)申请号202110701516.9(22)申请日2021.06.24(71)申请人内蒙古工业大学地址010051内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民街49号(72)发明人杨志杰闫长旺张德康栋张菊(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人马玉雯(51)Int.Cl.C04B28/14(2006.01)C04B18/04(2006.01)C04B18/06(2006.01)C04B18/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种基于多种固废协同的碱激发高水型矿井充填材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于多种固废协同的碱激发高水型矿井充填材料及其制备方法，充分利用煤矿开采及发电产生的煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、煤气化渣、电石渣和近几年我国自主开发的粉煤灰碱法提铝技术产生的硅钙渣等煤基固废作为主要原料，配以一定量的碱激发剂制备高性能碱激发高水型矿井充填材料。不仅可根据运输距离、运输方式、泵送工艺调节加工工艺和原料配比，还充分发挥了各固废的特性，实现协同增强作用，解决了这些固废的利用问题，且多种固废协同制备碱激发高水型矿井充填材料具有流动性好、强度高、成本低的特点，便于大规模推广应用。CN113292305ACN113292305A权利要求书1/1页1.一种基于多种固废协同的碱激发高水型矿井充填材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以粉煤灰、煤气化渣、硅钙渣、脱硫石膏、电石渣为主要胶凝材料，通过湿磨制备出初胶凝材料；2)通过对煤矸石进行破碎，制备级配骨料；3)将步骤1)所得初期胶凝材料、步骤2)所得煤矸石骨料、水、碱激发剂、外加剂先后依次加入到搅拌罐内进行搅拌2.5‑5min，即制备成碱激发高水型矿井充填材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述初胶凝材料包括以下重量份数的原料：粉煤灰10‑30份，煤气化渣5‑20份，电石渣15‑35份，硅钙渣10‑30份，脱硫石膏5‑20份，所述重量份数以干基计。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述湿磨后初胶凝材料粒度控制为小于100目，占75％以上。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述煤矸石骨料级配：0‑5mm43‑70份，5‑10mm15‑28份，10‑16mm11‑28份。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述碱激发剂的掺量为初胶凝材料的1～6％，所述重量比以干基计，其由NaOH、Na2CO3、Na2SO4·10H2O、KOH的一种或几种组成。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述外加剂的添加量为初胶凝材料的0.05～1.5％，所述重量比以干基计，外加剂由缓凝剂、减水剂、保水剂组成。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备的碱激发高水型矿井充填材料的水胶比为6:1‑15:1，骨胶比为3:1‑6:1。8.如权利要求1～7任一所述的方法制备的碱激发高水型矿井充填材料。2CN113292305A说明书1/3页一种基于多种固废协同的碱激发高水型矿井充填材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种基于多种固废协同的碱激发高水型矿井充填材料及其制备方法。背景技术[0002]随着世界经济与人口的快速增长，人类对矿产资源的需求量与日俱增，矿产资源的大量开采产生的固体废弃物和采空区给生态环境、地质安全带来严重的威胁。充填采矿技术是利用人工充填采空区替代采出资源支撑上覆岩层，控制上覆岩层断裂的一种采煤方法，它既可采出矿产资源，又能有效的控制地表沉陷、保护地面建筑及耕地，同时也为“三下”压煤的开采提供了技术支撑，能实现对地表生态环境的保护性开采，是矿产绿色开采的主要方法之一。[0003]国外对似膏体充填技术研究和应用较早，主要以普通硅酸盐水泥做胶凝材料，但成本极高难以大范围推广。国内膏体充填开采技术发展较晚，目前，我国煤矿应用的充填开采方法与技术主要有固体工作面充填开采、固体巷道充填、膏体工作面充填开采、覆岩离层注浆充填开采和高水材料充填开采等几种方法。而充填材料是我国煤矿充填开采推广和应用的重要制约因素。煤矿可利用的原煤矸石率约20％左右，煤矿的充填材料来源不足，导致煤矿充填开采规模不能满足需求，严重阻碍了煤矿充填开采技术的大规模推广应用。[0004]解决充填材料不足成本较高的难题，首先应研发高效率、高质量、廉价、环保的新型充填材料，这是未来破解煤矿充填开采规模化和高成本难题的重要环节；二是与矿区地表生态治理紧密结合，充分利用地域资源，按照生态治理的统一规划，应用充填的方法进行生态治理