本發(fā)明涉及礦井治理，具體為一種基于冶金固廢的礦井填充材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今社會，工業(yè)的快速發(fā)展帶來了諸多挑戰(zhàn)，其中冶金行業(yè)的迅猛發(fā)展在為經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的冶金固廢資源；鋼尾渣作為冶金過程中的主要廢棄物之一，其產(chǎn)量巨大；這些鋼尾渣通常含有多種金屬氧化物和其他復(fù)雜成分，若不妥善處理，不僅占用大量土地資源進(jìn)行堆放，還可能在長期的自然環(huán)境作用下，通過風(fēng)蝕、水蝕等過程釋放出有害物質(zhì)，對周邊土壤和水體造成污染。

2、高爐渣同樣是冶金過程中不可忽視的固廢產(chǎn)物；高爐渣的大量堆積，一方面占用了寶貴的耕地資源，使得可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)的土地面積減少；另一方面，由于其成分的復(fù)雜性，可能會在特定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有害氣體或滲漏液，對大氣環(huán)境和地下水造成潛在威脅，同時(shí)硫灰作為冶金過程中的環(huán)保副產(chǎn)物，也面臨著處理難題；大量的脫硫灰如果僅進(jìn)行簡單堆放，不僅浪費(fèi)空間，還可能由于其中的殘留化學(xué)成分對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響，與此同時(shí)，礦山開采活動(dòng)在持續(xù)進(jìn)行，每年都會產(chǎn)生海量的尾礦泥漿；這些尾礦泥漿由于其特殊的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，不能直接進(jìn)行回填處理；若采用傳統(tǒng)的固化方法對尾礦泥漿進(jìn)行處理，成本極高，這給礦山企業(yè)帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；尾礦泥漿的大量堆積，不僅占用了大量的土地資源，還可能引發(fā)一系列環(huán)境問題；例如，長期堆積的尾礦泥漿可能會滲漏到地下，污染地下水水源，影響周邊居民的飲用水安全；同時(shí)，在雨水沖刷等自然條件作用下，尾礦泥漿中的有害物質(zhì)可能會進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤污染，影響植被生長和生態(tài)平衡。

3、為了解決上述問題，探索利用冶金產(chǎn)生的固廢資源制備礦井填充材料成為一種極具前景的解決方案；這樣既可以有效處理大量堆積的冶金固廢，避免其對環(huán)境造成污染和占用寶貴的空間資源，又能夠使鐵礦尾礦泥漿得到有效的充填利用，實(shí)現(xiàn)廢物利用，促進(jìn)資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于冶金固廢的礦井填充材料及其制備方法，解決了冶金的過程中會產(chǎn)生大量的冶金固廢資源和礦山在開采的過程中，每年都會產(chǎn)生大量的尾礦泥漿影響土地資源和環(huán)境的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于冶金固廢的礦井填充材料，其特征在于，包括凝膠材料5％-14％、鐵礦尾礦泥86％-95％；其中凝膠材料的配比具體為5％-10％的激發(fā)劑、5％-10％的脫硫灰、10％-20％的鋼渣粉、60％-75％的礦渣粉。

3、優(yōu)選的，其中鐵礦尾礦泥的濃度為70％-75％。

4、一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，包括以下步驟：

5、s1.準(zhǔn)備原材料：按照比例分別準(zhǔn)備激發(fā)劑、脫硫灰、鋼渣粉和礦渣粉和鐵礦尾礦泥；

6、s2.凝膠材料制作：先將鋼渣粉和礦渣粉倒入到攪拌筒中，并啟動(dòng)攪拌筒對鋼渣粉和礦渣粉進(jìn)行低速攪拌，再初步攪拌后，緩慢加入脫硫灰，同時(shí)繼續(xù)攪拌，使脫硫灰充分分散在混合粉末中，接著，將激發(fā)劑均勻地撒入混合設(shè)備中，提高攪拌速度至中速，確保激發(fā)劑能夠與其他成分充分接觸并發(fā)生反應(yīng)；

7、s3.監(jiān)測調(diào)整：在混合過程中，每隔一段時(shí)間對攪拌樣品取樣進(jìn)行成分檢測，確保各成分的比例符合要求，若發(fā)現(xiàn)比例偏差，及時(shí)加入缺少的各項(xiàng)材料，保證其比例的精確度；

8、s4.凝膠材料與泥漿混合：再向攪拌完成的凝膠材料中分批次加入鐵礦尾礦泥，并啟動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌2-3小時(shí)，而鐵礦尾礦泥與凝膠材料的比例為1:10；

9、s5.成型與性能測試：將混合后的材料倒入模具中，并使用振搗機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼駬v，排出其中的空氣，使材料更加密實(shí)，并進(jìn)行規(guī)定天數(shù)的保養(yǎng)，使材料完全成型后，對材料進(jìn)行取出，對材料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，確保其抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5mpa以上，滿足用戶的使用要求。

10、優(yōu)選的，步驟s2中具體的攪拌速度為：低速攪拌為每分鐘30-50轉(zhuǎn)，中速攪拌為每分鐘80-120轉(zhuǎn)。

11、優(yōu)選的，步驟s2中具體的攪拌時(shí)間為：鋼渣粉和礦渣粉進(jìn)行低速攪拌，攪拌時(shí)間約為5-10分鐘；脫硫灰充分分散在混合粉末中，攪拌時(shí)間約為3-5分鐘；激發(fā)劑均勻地撒入混合設(shè)備中，攪拌時(shí)間約為8-10分鐘。

12、優(yōu)選的，步驟s3中具體的監(jiān)測時(shí)間為每隔5-6分鐘。

13、優(yōu)選的，步驟s4中具體的分批次為分為7次-8次，且每次加入尾礦泥的時(shí)間間隔為15-20分鐘。

14、優(yōu)選的，步驟s5中具體的振搗機(jī)參數(shù)為：振搗機(jī)使用時(shí)間為3-8分鐘，振搗機(jī)頻率為2000-5000次/分鐘。

15、優(yōu)選的，步驟s5中規(guī)定天數(shù)的保養(yǎng)為28-30天。

16、一種基于冶金固廢的礦井填充材料的應(yīng)用，如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料，應(yīng)用于礦井治理領(lǐng)域，尤其是金屬礦山領(lǐng)域和煤炭礦山領(lǐng)域中。

17、本發(fā)明提供了一種基于冶金固廢的礦井填充材料及其制備方法。具備以下有益效果：

18、1、本發(fā)明通過充分利用冶金固廢資源制備礦井填充材料，有效解決了冶金過程中產(chǎn)生的大量鋼尾渣、高爐渣及脫硫灰等固廢堆積問題，減少了對寶貴耕地資源的占用，降低了對環(huán)境的污染程度，實(shí)現(xiàn)了資源的再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，可有效提高鋼尾渣的綜合利用率，消化脫硫灰，解決鞍鋼的固廢問題。

19、2、本發(fā)明的礦井填充材料配方靈活，可根據(jù)不同需求調(diào)整凝膠材料中激發(fā)劑、脫硫灰、鋼渣粉和礦渣粉的比例，以及鐵礦尾礦泥的占比，適應(yīng)不同的工程場景，提高了材料的適用性。

20、3、本發(fā)明通過設(shè)置有監(jiān)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使通過精確取樣、分析和計(jì)算材料的比例偏差，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整配比不當(dāng)?shù)那闆r，提高了成品的質(zhì)量，從而確?；旌显O(shè)備中產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定和符合標(biāo)準(zhǔn)。

21、4、本發(fā)明通過設(shè)置有計(jì)算模塊，使在對樣品中缺少的材料進(jìn)行檢測和計(jì)算的過程中更加精確，保證后續(xù)在添加材料時(shí)的準(zhǔn)確性，防止出現(xiàn)材料添加過多的情況發(fā)生

22、5、本發(fā)明通過計(jì)算每種成分的偏差進(jìn)一步計(jì)算總體偏差，能夠全面、精準(zhǔn)地掌握材料配比的整體情況，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的配比失衡問題，不僅能在生產(chǎn)過程中迅速做出調(diào)整，避免因偏差累積導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，還能為優(yōu)化生產(chǎn)工藝和配方提供有力的數(shù)據(jù)支持，從而進(jìn)一步提高礦井填充材料的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品在市場上的競爭力。

技術(shù)特征：

1.一種基于冶金固廢的礦井填充材料，其特征在于，包括凝膠材料5％-14％、鐵礦尾礦泥86％-95％；其中凝膠材料的配比具體為5％-10％的激發(fā)劑、5％-10％的脫硫灰、10％-20％的鋼渣粉、60％-75％的礦渣粉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料，其特征在于，其中鐵礦尾礦泥的濃度為70％-75％。

3.一種權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中具體的攪拌速度為：低速攪拌為每分鐘30-50轉(zhuǎn)，中速攪拌為每分鐘80-120轉(zhuǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中具體的攪拌時(shí)間為：鋼渣粉和礦渣粉進(jìn)行低速攪拌，攪拌時(shí)間約為5-10分鐘；脫硫灰充分分散在混合粉末中，攪拌時(shí)間約為3-5分鐘；激發(fā)劑均勻地撒入混合設(shè)備中，攪拌時(shí)間約為8-10分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中具體的監(jiān)測時(shí)間為每隔5-6分鐘。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，其特征在于，步驟s4中具體的分批次為分為7次-8次，且每次加入尾礦泥的時(shí)間間隔為15-20分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，其特征在于，步驟s5中具體的振搗機(jī)參數(shù)為：振搗機(jī)使用時(shí)間為3-8分鐘，振搗機(jī)頻率為2000-5000次/分鐘。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料的制備方法，其特征在于，步驟s5中規(guī)定天數(shù)的保養(yǎng)為28-30天。

10.一種基于冶金固廢的礦井填充材料的應(yīng)用，其特征在于，如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的一種基于冶金固廢的礦井填充材料，應(yīng)用于礦井治理領(lǐng)域，尤其是金屬礦山領(lǐng)域和煤炭礦山領(lǐng)域中。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及礦井治理領(lǐng)域，公開了一種基于冶金固廢的礦井填充材料及其制備方法，包括凝膠材料5％?14％、鐵礦尾礦泥86％?95％；其中凝膠材料的配比具體為5％?10％的激發(fā)劑、5％?10％的脫硫灰、10％?20％的鋼渣粉、60％?75％的礦渣粉。本發(fā)明通過充分利用冶金固廢資源制備礦井填充材料，有效解決了冶金過程中產(chǎn)生的大量鋼尾渣、高爐渣及脫硫灰等固廢堆積問題，減少了對寶貴耕地資源的占用，降低了對環(huán)境的污染程度，實(shí)現(xiàn)了資源的再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，可有效提高鋼尾渣的綜合利用率，消化脫硫灰，解決鞍鋼的固廢問題，同時(shí)本發(fā)明的礦井填充材料配方靈活，可根據(jù)不同需求調(diào)整凝膠材料中激發(fā)劑、脫硫灰、鋼渣粉和礦渣粉的比例，以及鐵礦尾礦泥的占比，適應(yīng)不同的工程場景。

技術(shù)研發(fā)人員：張海明,李毅,趙興,李曉陽,張志彪,崔九霄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鞍鋼綠色資源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30