專利名稱：一種早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠凝材料領(lǐng)域，具體是指一種早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，適用于礦山采空區(qū)充填，尤其適用于采空區(qū)頂板不穩(wěn)定，形成采空區(qū)后需及時(shí)充填區(qū)域。
背景技術(shù)：
在礦山采空區(qū)充填方法中，所用的充填膠凝材料主要以傳統(tǒng)膠凝材料水泥為主， 但水泥的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是其的煅燒工藝消耗掉大量的能源，破壞了生態(tài)環(huán)境，還造成了其生產(chǎn)成本較高。普通水泥的早期強(qiáng)度不高，不能滿足對早期強(qiáng)度要求較高的采空區(qū)充填的要求。目前的早強(qiáng)快凝水泥是以石灰石、石膏、粘土和礬土配制成生料，磨細(xì)后經(jīng)煅燒制成熟料，對水泥熟料的煅燒設(shè)備及技術(shù)水平有較高的要求，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高，為普通水泥的兩倍左右。在此基礎(chǔ)上發(fā)展的具有早強(qiáng)性能的礦渣(鋼渣)膠凝材料中，水泥熟料的成分相對較多，成本相對較高但強(qiáng)度并不高。對于少熟料礦渣型水泥，其熟料相對較少，但仍在 30%左右，且其所需要的復(fù)合活化劑及摻和料種類較多，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠具有早期強(qiáng)度但成本仍然較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了普通水泥的早期強(qiáng)度較低、配制成充填料漿后易發(fā)生析水離析現(xiàn)象等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了較高的早期強(qiáng)度。本發(fā)明的另一個目的是實(shí)現(xiàn)了廢渣的重新利用，避免了環(huán)境污染。同時(shí)，生產(chǎn)工藝簡單較低了能耗，充填過程中利用方便，是一種環(huán)境友好型膠凝材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其組分及含量為高爐礦渣 65% 85% ；生石灰10% 20% ；硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料5% 25% ；激發(fā)劑硅酸鈉(模數(shù)在1. 0-1. 5)0. 5% 5. 0%，上述所有百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。本發(fā)明的機(jī)理以煉鐵的工業(yè)副產(chǎn)品-?；郀t礦渣為主要原料，通過具有弱堿性的激發(fā)劑破壞水淬渣玻璃體結(jié)構(gòu)，將礦渣中活性物質(zhì)釋放出來與石灰及硫鋁酸鹽水泥結(jié)合形成具有水硬性產(chǎn)物。激發(fā)劑為弱堿性硅酸鹽類，對上述過程有促進(jìn)作用，加快水化反應(yīng)的進(jìn)行促使早期強(qiáng)度的形成。用該早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料可與充填骨料按1 4 1 10的重量比加水配制成質(zhì)量濃度為 80%的充填料漿，利用泵送管路輸送系統(tǒng)或通過自流輸送到采空區(qū)進(jìn)行充填。本發(fā)明早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料的優(yōu)點(diǎn)在于1、材料中以高爐礦渣為主要原材料，成本較低，實(shí)現(xiàn)了資源綜合利用，符合可持續(xù)發(fā)展方針，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。2、材料中所用原材料獲取方便，制備工藝簡單，不用燒結(jié)，在常溫下既可獲得，無廢氣廢渣排放。既節(jié)約了能源，又改善了環(huán)境。
3、本發(fā)明早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料早期強(qiáng)度較為突出，后期強(qiáng)度增長顯著，膠結(jié)體強(qiáng)度具有逐步增長趨勢。該膠凝材料的初凝時(shí)間一般在40分鐘以內(nèi)、終凝時(shí)間大于90 分鐘，標(biāo)稠凈漿膠結(jié)體4小時(shí)抗壓強(qiáng)度> 1. 5MPa,8小時(shí)抗壓強(qiáng)度> 2. OMPa, 1天抗壓強(qiáng)度 > 5. OMPa, 28 天抗壓強(qiáng)度 > 18. OMPa04、本發(fā)明早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料與充填骨料能夠形成較好的親合力，在充填體中分布均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)充填料漿的的膏體輸送，可以實(shí)現(xiàn)尾砂的大量充填。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。除非另有說明，下述實(shí)施例中所有的百分比均為重量百分比。實(shí)施例1本發(fā)明的一種早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其中高爐礦渣74%，生石灰11%，硫鋁酸鹽水泥14%，激發(fā)劑1%。前三種物料采用超細(xì)粉磨機(jī)粉磨，細(xì)度控制按GB8074-87(勃氏法)進(jìn)行測定，比表面積控制在3500士 100cm2/g。該材料按照GB/T1346-2001測定其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，按照測定的其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量配制料漿，按照GB/T17671-1999將料漿攪拌均勻后澆筑成4cm襯cm*16cm的三聯(lián)試塊，置于恒溫(20°C )恒濕(相對濕度95% )養(yǎng)護(hù)箱
中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，測定膠結(jié)體單軸抗壓強(qiáng)度。
養(yǎng)護(hù)時(shí)間4小時(shí)8小時(shí)1天3天28天抗壓強(qiáng)度/lffa1. 582. 155. 4811. 4122. 21 實(shí)施例2本發(fā)明的一種早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其中高爐礦渣75%，生石灰7. 25%， 硫鋁酸鹽水泥16.5%，激發(fā)劑1.25%。前三種物料采用超細(xì)粉磨機(jī)粉磨，細(xì)度控制按GB8074-87(勃氏法)進(jìn)行測定，比表面積控制在3500士 100cm2/g。該材料按照GB/ T1346-2001測定其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，按照測定的其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量配制料漿，按照GB/ T17671-1999將料漿攪拌均勻后澆筑成的三聯(lián)試塊，置于恒溫(20°C )恒濕
(相對濕度95% )養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，測定膠結(jié)體單軸抗壓強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，本發(fā)明的特征是由高爐礦渣、生石灰、硫鋁酸鹽水泥 (或硫鋁酸鹽水泥熟料)和激發(fā)劑混合組成。高爐礦渣65% 85% ；生石灰10% 20% ； 硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料5% 25% ；激發(fā)劑0. 5% 5. 0%，上述所有百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其特征是高爐礦渣為煉鐵的工業(yè)副產(chǎn)品-?；郀t礦渣經(jīng)粉碎后礦渣微粉，細(xì)度按比表面積控制在3000cm2/g以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其特征是生石灰為鈣質(zhì)生石灰粉，質(zhì)量應(yīng)滿足JC/T480-92 —等品要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其特征是硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料的細(xì)度按比表面積控制在3000cm2/g以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料，其激發(fā)劑為水玻璃(模數(shù)在 1. 5-2. 5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料的用途，其特征是所述用途是用該早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料與一定粒度的充填骨料按一定比例加水配制成充填料漿，利用泵送管路輸送系統(tǒng)或通過自流輸送到采空區(qū)進(jìn)行充填。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料的用途，其特征是其中充填骨料可以是礦山尾礦、粉碎的煤矸石、河沙、粉煤灰等，配成的料漿濃度可以控制在55-80%范圍內(nèi)變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種早強(qiáng)型礦山充填膠凝材料。將高爐水淬渣粉碎至一定細(xì)度后，按一定比例添加生石灰，并添加一定量硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料和激發(fā)劑水玻璃。高爐水淬渣、生石灰、硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料和激發(fā)劑水玻璃重量比為65～85∶10～20∶5～25∶0.5～5.0。將上述四者按比例混勻即得礦山充填用膠結(jié)劑。本發(fā)明專利以高爐礦渣為主要原材料，成本較低，實(shí)現(xiàn)了資源綜合利用，符合可持續(xù)發(fā)展方針，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。材料中所用原材料獲取方便，制備工藝簡單，不用燒結(jié)，在常溫下既可獲得，無廢氣廢渣排放。既節(jié)約了能源，又改善了環(huán)境。硫鋁酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料可提高充填體早期強(qiáng)度，滿足特殊工況要求。且該膠結(jié)劑膠結(jié)性能好，與尾砂、碎石、河砂、煤矸石、粉煤灰等的結(jié)合力強(qiáng)，對充填骨料適應(yīng)性強(qiáng)。
文檔編號C04B28/36GK102234191SQ201010172508
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者呂憲俊, 王健, 王桂芳, 胡術(shù)剛, 邱俊, 金子橋, 陳平 申請人:山東科技大學(xué)