一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體及制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體及制備方法，是利用工業(yè)廢渣磷石膏作為充填骨料，添加一定比例黃磷渣作為膠凝材料，在測(cè)定磷石膏的自然含水率的基礎(chǔ)上，按目標(biāo)濃度計(jì)算所需加水量，攪拌制備而成。所述充填膏體濃度控制精確、泌水率較低、流動(dòng)性較好、具有一定的早期強(qiáng)度和較好的中長(zhǎng)期強(qiáng)度，用于磷礦地下采空區(qū)的膏體充填，減少磷石膏井下膠結(jié)充填的料漿泌水率，降低井下排水和充填的成本，減少對(duì)礦區(qū)水環(huán)境的污染。采用本發(fā)明，可使工業(yè)廢渣磷石膏和黃磷渣得到充分有效利用，滿足磷資源開(kāi)采礦山的充填作業(yè)要求，擴(kuò)大礦山產(chǎn)能，增加經(jīng)濟(jì)效益，減少工業(yè)廢渣的地表堆積，減少土地占用率，可有效降低充填廢水對(duì)環(huán)境的二次污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于采礦工程領(lǐng)域，涉及一種利用工業(yè)雙廢磷石膏和黃磷渣制備膏體充填材料的方法。
技術(shù)背景
[0002]利用工業(yè)廢渣磷石膏進(jìn)行膠結(jié)充填采礦是近年來(lái)我國(guó)磷礦資源開(kāi)采的一大重要?jiǎng)?chuàng)舉，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，并減少了采空區(qū)的地壓危害，控制了礦區(qū)地表變形等環(huán)境破壞。如貴州開(kāi)磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司通過(guò)和中南大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)行磷石膏膠結(jié)充填采礦的研究，采用充填材料質(zhì)量比為水泥:粉煤灰:磷石膏=1:1:6~8進(jìn)行混合，并加入上述三種物料總質(zhì)量的1.3~2.5%的添加劑硫酸鈉，再用水調(diào)成質(zhì)量濃度57%~63%的充填料漿進(jìn)行膠結(jié)充填，申請(qǐng)有國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利:磷石膏充填于井下采空區(qū)形成固化充填體的方法(專(zhuān)利號(hào):200610031428.8)。貴州開(kāi)磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司在實(shí)際生產(chǎn)中采用水泥:粉煤灰:磷石膏=1:1:4~1:1:10制備質(zhì)量濃度為57%~63%的磷石膏膠結(jié)充填料漿，有國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利:磷石膏膠結(jié)嗣后充填采礦法及其制漿工藝(專(zhuān)利號(hào):200710077624.3)。銅陵化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司采用重量比為水泥:水淬鐵(鋼)渣:磷石膏:石灰=0.8~
1.2:1.2~0.8:10~14:0.4~0.8，再配入水混合攪拌成重量濃度為55%~65%的充填料漿，將充填料漿輸送至礦山采空區(qū)，經(jīng)固化形成高強(qiáng)度的充填體，有國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利磷石膏用于礦山采空區(qū)膠結(jié)充填的方法(專(zhuān)利號(hào):200710193247.X)。
[0003]上述磷石膏膠結(jié)充填采礦法由于質(zhì)量輸送濃度較低(57%~63% )，充填料漿進(jìn)入采場(chǎng)或采空區(qū)后，多余的水分必須及時(shí)排出，從而增加了井下排水負(fù)擔(dān)，而且充填體固結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，充填體早期強(qiáng)度較低，影響充填效果和回采速度。而且，由于磷石膏廢料在堆積過(guò)程中會(huì)自然吸水，其含水率一般在10%~20%之間，而現(xiàn)有的磷石膏膠結(jié)充填所添加的磷石膏骨料并沒(méi)有考慮磷石膏自然含水率，從而導(dǎo)致其實(shí)際輸送質(zhì)量濃度一般均小于60%，進(jìn)一步增大了井下排水量及排水費(fèi)用。另外，上述磷石膏膠結(jié)充填法都使用了水泥作為膠凝劑，增加了充填成本，而磷資源礦山在工業(yè)生產(chǎn)黃磷時(shí)產(chǎn)生的另一種工業(yè)廢渣黃磷渣沒(méi)有得到充分利用，已有試驗(yàn)研究表明，黃磷渣具有一定的膠凝活性，通過(guò)加入堿性激發(fā)劑可有效替代水泥作為磷石膏充填的膠凝材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體及制備方法，有效解決磷石膏膠結(jié)充填井下排水困難甚至可能污染礦山水環(huán)境的難題，充分有效利用磷石膏和黃磷渣，制備的充填膏體滿足磷資源開(kāi)采礦山的磷石膏充填作業(yè)管道輸送和采場(chǎng)充填體的強(qiáng)度要求。
[0005]本發(fā)明一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體，所述充填膏體由磷石膏、黃磷渣、水組成，黃磷渣與磷石膏干料的質(zhì)量比為1:η，η的取值范圍為2-8，充填膏體的質(zhì)量百分濃度為63%~68%，所述磷石膏為化工廠用磷礦石(Ca(PO4)3F)與硫酸作用濕法生產(chǎn)磷酸時(shí)的副產(chǎn)品，其主要化學(xué)成分是CaSO4.2Η20，通常附著水；所述黃磷渣是工業(yè)生產(chǎn)黃磷的主要廢渣,每生產(chǎn)It黃磷約排放8~IOt廢渣，其主要組成為CaSi03。
[0006]本發(fā)明一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體的制備方法，包括下述步驟:
[0007]第一步:測(cè)量工業(yè)廢渣磷石膏的自然含水率w [0008]取單位質(zhì)量A的磷石膏于55~60°C烘干箱烘烤至少36h后，精確稱(chēng)量烘烤后磷石膏干料的質(zhì)量B,按式w = (A-B)/A計(jì)算得到磷石膏的自然含水率w ;所述磷石膏通常含有自由水；由于磷石膏的主要成分是CaS04.2Η20，烘干溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致其失去結(jié)晶水，從而導(dǎo)致其測(cè)得的磷石膏含水率失真，因此烘干箱溫度要嚴(yán)格的控制在55~60°C之間，烘烤時(shí)間在36h以上；
[0009]第二步:精確稱(chēng)量各組分
[0010]按設(shè)計(jì)的黃磷洛與磷石骨干料的質(zhì)量比，分別稱(chēng)量黃磷洛與磷石骨，其中，設(shè)黃磷
洛質(zhì)量為Hi1,則所需磷石膏的質(zhì)量
【權(quán)利要求】
1.一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體，所述充填膏體由磷石膏、黃磷渣、水組成，黃磷洛與磷石骨干料的質(zhì)量比為l:n,n的取值范圍為2-8,充填骨體的質(zhì)量百分濃度為63%~68%，所述磷石膏為化工廠用磷礦石(Ca(PO4)3F)與硫酸作用濕法生產(chǎn)磷酸時(shí)的副產(chǎn)品，其主要化學(xué)成分是CaSO4.2Η20，通常附著水；所述黃磷渣是工業(yè)生產(chǎn)黃磷的主要廢渣，其主要組成為CaSi03。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體的制備方法，包括下述步驟: 第一步:測(cè)量工業(yè)廢渣磷石膏的自然含水率w 取單位質(zhì)量A的磷石膏于55~60°C烘干箱烘烤至少36h后，精確稱(chēng)量烘烤后磷石膏干料的質(zhì)量B，按式w = (A-B)/A計(jì)算得到磷石膏的自然含水率w ;所述磷石膏通常含有自由水；由于磷石膏的主要成分是CaS04.2Η20，烘干溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致其失去結(jié)晶水，從而導(dǎo)致其測(cè)得的磷石膏含水率失真，因此烘干箱溫度要嚴(yán)格的控制在55~60°C之間，烘烤時(shí)間在36h以上； 第二步:精確稱(chēng)量各組分 按設(shè)計(jì)的黃磷渣與磷石膏干料的質(zhì)量比，分別稱(chēng)量黃磷渣與磷石膏，其中，設(shè)黃磷渣質(zhì)量為Hl1,則所需磷石膏的質(zhì)量
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體的制備方法，其特征在于:制備的磷石膏與黃磷渣充填膏體質(zhì)量百分濃度為63% -68%，塌落度在`20-27cm之間，滿足膏體充填料漿管道輸送要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低泌水率可泵送磷石膏與黃磷渣充填膏體的制備方法，其特征在于:制備的磷石膏與黃磷渣充填膏體泌水率在2.0% -3.5%，28d強(qiáng)度在`1.0-3.0MPa 之間。
【文檔編號(hào)】C04B28/14GK103964804SQ201410197717
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】李地元, 李夕兵, 趙國(guó)彥, 孫智慧, 張小瑞 申請(qǐng)人:中南大學(xué)