一種礦山充填料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種礦山充填料及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山采區(qū)采礦終了，廢棄的地下井巷、采場(chǎng)和露天礦坑及廢石場(chǎng)又需要及時(shí)充填，以避免因地下采場(chǎng)和地表露天坑的存在，導(dǎo)致大規(guī)模地面沉陷與山體滑落，造成農(nóng)田、水庫(kù)、道路與工業(yè)和民用建設(shè)設(shè)施的破壞。我國(guó)很多鐵礦正處于采空區(qū)回填綜合治理階段，需要大量地質(zhì)聚合物作為大體積混凝土原料。目前，大體積混凝土的生產(chǎn)還主要是利用常規(guī)的水泥、尾礦、砂石進(jìn)行拌和而成，回填成本較高。
[0003]地聚物材料J.Davidovits研制成功后在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，地聚水泥在許多場(chǎng)合代替普硅水泥，比普硅水泥有著強(qiáng)度高、硬化快、耐酸堿腐蝕更優(yōu)異性能。傳統(tǒng)的地聚水泥是以粘土、工業(yè)廢渣或礦渣為主要原料，經(jīng)適當(dāng)?shù)墓に囂幚?，在較低溫度條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到的一類(lèi)新型無(wú)機(jī)聚合物材料。地聚水泥具有材料豐富、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)研究地質(zhì)聚合物生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳僅為硅酸鹽水泥的五分之一，為鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)。
[0004]鋼渣的堿度處于2.9?3.3之間，屬于中偏高水平，具有較高的潛在活性，且其放射性較低，遠(yuǎn)低于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)鋼渣水泥自上世紀(jì)研制成功后，并制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。然而，鋼渣水泥有著活性低、早期強(qiáng)度低的不足。如果能夠?qū)撛ㄟ^(guò)加工制作成地聚水泥，將很好地解決鋼渣目前污染環(huán)境的難題，也提高了鋼渣的綜合利用附加值，然而克服目前鋼渣水泥推廣的技術(shù)難題、實(shí)現(xiàn)其資源化利用、發(fā)揮鋼渣潛能是的一項(xiàng)亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種礦山充填料及其生產(chǎn)方法，利用鋼渣、鐵尾礦等生產(chǎn)地聚水泥和礦山充填料，實(shí)現(xiàn)鋼渣和鐵尾礦等資源二次有效利用，使礦山回填的地壓條件改善。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種礦山充填料，其原料包括鐵尾礦、?；郀t礦渣、鋼渣地聚水泥、二水石膏、早強(qiáng)劑氯化鈉，各原料配比以質(zhì)量份數(shù)計(jì)為:鐵尾礦20?53.5份，?；郀t礦渣0?30份，鋼渣地聚水泥15?25份，二水石膏4?6份，早強(qiáng)劑氯化鈉0?0.5份。
[0008]本發(fā)明所述礦山充填料的應(yīng)用方法:按上述原料用量稱(chēng)量好各原材料，并按水灰比0.43?0.67控制加入水量，經(jīng)攪拌、振動(dòng)、澆筑成型、養(yǎng)護(hù)即可。
[0009]進(jìn)一步地，所述鐵尾礦為鐵尾礦砂，由鐵礦石經(jīng)過(guò)破碎、濕磨、磁選等工藝后排出的尾礦碎肩經(jīng)篩分處理后形成，其化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)為:Si02:55?72%、A1 203:5?ll%、Fe203:8 ?13%、Ca0:2.5 ?6%、Mg0:3 ?6%、K20:1 ?3%、Na20:1 ?3%、S03:0 ?
[0010]進(jìn)一步地，所述?；郀t礦渣是指粒化高爐礦渣粉。粒化高爐礦渣粉(簡(jiǎn)稱(chēng)礦渣粉)是符合GB/T203標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的?；郀t礦渣經(jīng)干燥、粉磨達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指標(biāo)的粉體。本發(fā)明中所述礦渣粉的比表面積多350m2/kg，7天活性指數(shù)多60%。
[0011]進(jìn)一步地，所述鋼渣地聚水泥，其制備方法包括以下步驟:
[0012]1)對(duì)鋼渣采取熱潑、滾筒、熱悶等工藝進(jìn)行穩(wěn)定化處理，使鋼渣中的游離氧化鈣的含量小于3% ；
[0013]2)將步驟1)所得穩(wěn)定化處理后的鋼渣進(jìn)行破碎、磁選、篩分等處理，使其中的金屬鐵含量小于3%，得到鋼渣尾渣；
[0014]3)將步驟2)所得鋼渣尾渣進(jìn)行干燥，使含水量控制在0.1?0.5% ;干燥后的鋼渣尾渣與緩凝劑、礦化劑按照質(zhì)量比為100: (0.1?0.5): (3.5?10.5)的比例混合均勻后粉磨，使其粒度保持在310?560m2/kg，即得到鋼渣地聚水泥產(chǎn)品。
[0015]具體地，所述的緩凝劑為磷石膏、檸檬酸石膏、脫硫石膏、氟石膏中的一種或者幾種按任意比例的混合物。
[0016]具體地，所述的礦化劑是由硅酸鹽粘土與堿性鈉鹽按照質(zhì)量比(0.2?4.5):1在(850?1100) °(:下自然煅燒(25?95)min形成的礦化混合物。其中，所述硅酸鹽粘土選自高嶺土、膨潤(rùn)土、海泡石中的一種或幾種，所述堿性鈉鹽選自氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉中的一種或者幾種。
[0017]本發(fā)明的利用鋼渣生產(chǎn)地聚水泥和礦山充填料的操作方法及其原理是:
[0018]在鋼渣地聚水泥的制備過(guò)程中，本發(fā)明對(duì)主要原料鋼渣進(jìn)行了穩(wěn)定化處理，使鋼渣的游離氧化鈣的含量小于3%，保證了鋼渣地聚水泥的體積安定性；而后經(jīng)磁選、篩分等處理，使鋼渣尾渣金屬鐵含量小于3%，更進(jìn)一步保證了后期地聚水泥的穩(wěn)定性；后續(xù)復(fù)配粉磨中，高溫處理而制得的礦化劑在鋼渣尾渣粉磨成水泥的過(guò)程中起到了激發(fā)劑的作用，工業(yè)石膏成分的緩凝劑改善了鋼渣地聚水泥的工作性能，而鋼渣地聚水泥的細(xì)度要略細(xì)于普通水泥，則主要是考慮到激發(fā)鋼渣的早期活性以獲得早期強(qiáng)度。
[0019]在礦山充填料的制備過(guò)程中，在創(chuàng)新制備得到鋼渣地聚水泥基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用二水石膏改善礦山充填料的工作性能，用早強(qiáng)劑氯化鈉激發(fā)了礦山充填料的早期強(qiáng)度和活性，克服了傳統(tǒng)鋼渣利用時(shí)早期活性低，強(qiáng)度形成緩慢的不足；鐵尾礦砂的主要成分是Si02，并含有較高的A1203和Fe 203，與天然砂的成分大體相同，且其密度及孔隙率符合規(guī)范要求；粒化高爐礦渣孔結(jié)構(gòu)均勻，韌性好，表面粗糙，強(qiáng)度高且具有水硬性，是很好的粗集料，適合于配置礦山充填料。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0021]1)本發(fā)明生產(chǎn)的鋼渣地聚水泥的7d和28d的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了 32.5的普硅水泥相當(dāng)，適合于配制礦山充填料，在此基礎(chǔ)上本發(fā)明生產(chǎn)的礦山充填料7d和28d抗壓強(qiáng)度能分別達(dá)到 43.63 ?45.16MPa、49.50 ?59.38MPa。
[0022]2)本發(fā)明將鋼渣用于生產(chǎn)地聚水泥解決了以前鋼渣在水泥混凝土中早期無(wú)活性、后期發(fā)生膨脹等不足，而充分利用鋼渣的微膨脹為礦山充填料的干縮進(jìn)行補(bǔ)償，改善了充填的地壓性能，使礦山回填的地壓條件改善。
[0023]3)本發(fā)明充分利用了鋼渣和鐵尾礦等二次資源配制礦山充填料不僅可以解決鋼渣和鐵尾礦無(wú)序堆積造成的環(huán)境污染問(wèn)題，而且在用鋼渣水洗球磨制備地質(zhì)聚合物材料的工藝中不使用如生產(chǎn)硅酸鹽水泥那樣大量消耗資源和能源的“兩磨一燒”煅燒工藝，二氧化碳排放少，實(shí)現(xiàn)了碳減排，減輕了環(huán)境污染，真正實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”，最大限度地提高固體廢棄物的利用附加值。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為鋼渣生產(chǎn)地聚水泥的生產(chǎn)工藝圖。
[0025]圖2為鋼渣地聚水泥生產(chǎn)礦山充填料生產(chǎn)工藝圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例中，涉及到的各種原料都是粉體，其中，所用鐵尾礦為鐵尾礦砂，由鐵礦石經(jīng)過(guò)破碎、濕磨、磁選等工藝后排出的尾礦碎肩經(jīng)篩分處理后形成，其化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)為:Si02:62%、Al 203:8%、Fe 203:9%、Ca0:3.5%、Mg0:4.3%、K20:1.8%、Na20:1.2%,S03:0.4% ;所述?；郀t礦渣是指粒化高爐礦渣粉，簡(jiǎn)稱(chēng)礦渣粉比表面積彡350m2/kg，7天活性指數(shù)彡60%。
[0028]實(shí)施例1
[0029]利用武漢某大型鋼鐵集團(tuán)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼渣制備本實(shí)施例中的鋼渣地聚水泥，其操作流程如附圖1所示，具體包括以下步驟:
[0030]1)對(duì)熱態(tài)鋼渣采取熱潑工藝進(jìn)行穩(wěn)定化處理，使鋼渣中的游離氧化鈣的含量為0.5