一種新型礦山充填添加劑制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種新型礦山充填添加劑及其制備方法，所述新型礦山充填添加劑由料漿濃度調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、防沉降劑、增強密實劑組成，其各組份的重量百分比如下：料漿濃度調(diào)節(jié)劑35％～65％；降濾失劑5～15％；防沉降劑10～20％，增強密實劑10～25％。本發(fā)明專利技術(shù)所述新型礦山充填添加劑能顯著改善充填料漿的和易性，加入本添加劑后，料漿在較高的濃度下依舊具有良好的輸送性能，料漿進入采空區(qū)后不需要經(jīng)過大量脫水過程，在同樣的膠凝材料用量下料漿早期強度上升較快且最終抗壓強度能大幅度提高。本發(fā)明專利技術(shù)礦山充填添加劑性能高效工藝簡單，而且使用原料成本低廉，適于在礦山充填中推廣應(yīng)用。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及礦山充填材料中的一種新型添加劑，具體涉及一種用于改善礦山充填料漿和易性以及各齡期抗壓強度的添加劑。
技術(shù)介紹
充填法采礦技術(shù)在礦山開采中的應(yīng)用越來越廣，充填時充填料漿通過自流或者在一定的泵送壓力下通過管路輸送到采空區(qū)，由于充填料漿的泌水性，往往易堵塞充填管路。一般充填漿體的主要成分是充填主料(尾砂、粉煤灰、煤矸石、建筑垃圾等)、膠凝材料(水泥、膠固料)以及水。充填過程中為了改善料漿的和易性能，往往需要調(diào)節(jié)加入的膠凝材料和水的量，充填時料漿的濃度往往會控制在一個較低的范圍之內(nèi)，從而造成料漿進入采空區(qū)后會經(jīng)歷一個脫水過程，膠凝材料也會流失一部分，充填體早期強度上升緩慢且最終強度也大受影響。料漿要同時滿足和易性好和早期強度上升快最終強度高的要求，必須加入合適的添加劑。礦山充填時由于充填料漿存在體積大、濃度低、膠凝材料摻量低等特點，目前市面的添加劑存在摻量大、成本高、對提高充填體早期強度效果不理想等缺點，限制了其大范圍的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種礦山充填材料中的一種新型添加劑，能顯著改善充填料漿的和易性，加入本添加劑后，料漿在較高的濃度下依舊具有良好的輸送性能，料漿進入采空區(qū)后不需要經(jīng)過大量脫水過程，在同樣的膠凝材料用量下料漿早期強度上升較快且最終抗壓強度能大幅度提高。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種新型礦山充填添加劑，由料漿濃度調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、防沉降劑、增強密實劑組成。其各組份的重量百分比如下：料漿濃度調(diào)節(jié)劑35％～65％；降濾失劑5～15％；防沉降劑10～20％，增強密實劑10～25％。優(yōu)選的，上述新型礦山充填添加劑，其各組份的重量百分比如下：料漿濃度調(diào)節(jié)劑40％～60％；降濾失劑5～12％；防沉降劑10～15％，增強密實劑15～20％。優(yōu)選的，上述新型礦山充填添加劑，其各組份的重量百分比如下：料漿濃度調(diào)節(jié)劑45％～55％；降濾失劑8～10％；防沉降劑12～15％，增強密實劑15～20％。以上所述料漿濃度調(diào)節(jié)劑為木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑、聚羧酸鹽減水劑中的一種或幾種混合物按任意配比的混合；降濾失劑為羧甲基纖維素鈉與硅酸鈉的混合物，混合時羧甲基纖維素鈉與硅酸鈉的質(zhì)量比比例為(1～2)：(2～5)；防沉降劑為鈉基膨潤土與高嶺土的一種或兩種混合物，按任意配比混合；增強密實劑為硫酸鋁、碳酸鈉和硅灰的混合物，混合時質(zhì)量比比例為硫酸鋁：碳酸鈉：硅灰＝(3～5)：(1～2)：(2～5)。上述添加劑的制備方法，包括以下步驟：將上述各鐘原材料以設(shè)計配比加入干混機攪拌5～10min即得成品。上述添加劑在改善礦山充填料漿和易性以及各齡期抗壓強度中的應(yīng)用，所述添加劑的加入質(zhì)量為所述充填料漿中膠凝材料的0.5％～3％。其中，所述濃度調(diào)節(jié)劑均使用陰離子表面活性劑，填料漿中摻入濃度調(diào)節(jié)劑后，濃度調(diào)節(jié)劑中的的憎水基團定向吸附于充填料漿中膠凝材料顆粒表面，而親水基團指向水溶液，構(gòu)成單分子或多分子層吸附膜。由于表面活性劑的定向吸附，使充填料漿膠粒表面帶有相同符號的電荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使充填料漿-水體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，而且，能使充填料漿在加水初期所形成的絮凝狀結(jié)構(gòu)分散解體，釋放出包裹的自由水，從而大幅度增加填料漿流動性。同時，濃度調(diào)節(jié)劑的添加不僅可以使填料漿的和易性改善，而且由于充填料漿水灰比有較大幅度的下降，使其內(nèi)部孔隙體積明顯減少，從而使填料漿凝固后充填體的的抗壓強度顯著提高。所述降濾失劑為羧甲基纖維素鈉與硅酸鈉的混合物，羧甲基纖維素為無毒無味的白色絮狀粉末，性能穩(wěn)定，易溶于水，羧甲基纖維素鈉是纖維素醚類中產(chǎn)量最大的、用途最廣、使用最為方便的產(chǎn)品，其置于料漿中可顯著提高料漿的保水性和強度，而硅酸鈉作為一種礦黏合劑，粘結(jié)力強、強度較高，其潮濕環(huán)境下，可吸收漿料中水分使得自身處于膨脹狀態(tài)，從而加速料漿固結(jié)。所述防沉降劑為鈉基膨潤土與高嶺土的混合物，鈉基膨潤土與高嶺土作為兩種非金屬礦產(chǎn)，在工業(yè)上具有廣泛的用途，在本專利技術(shù)中，鈉基膨潤土與高嶺土作為防沉降劑，所依賴的主要是鈉基膨潤土與高嶺土的吸附特性，本申請中降濾失劑中的羧甲基纖維素鈉與硅酸鈉一端吸附到鈉基膨潤土與高嶺土顆粒表面，另一端溶于料漿中的自由水中，從而使鈉基膨潤土與高嶺土顆粒和水分子之間形成一種僑聯(lián)作用，減少料漿中的自由水，加之鈉基膨潤土與高嶺土顆粒本身所具有的良好的分散作用，能夠有效防止料漿顆粒的聚集，使得料漿顆粒均勻分布，保障料漿的沉降穩(wěn)定性。尤其需要指出的是，鈉基膨潤土與高嶺土具有優(yōu)異的膨脹性，而礦山充填體的膨脹體積受到采空區(qū)空間的尺寸限制，在膨脹受限后對周邊巖體產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，而該預(yù)應(yīng)力不僅可以有效提高礦柱的強度，而且能夠有效改善巖體中的應(yīng)力分布。所述增強密實劑為硫酸鋁、碳酸鈉和硅灰的混合物，硫酸鋁的加入能夠顯著提高充填料漿中鋁離子的含量，能顯著提高充填體強度尤其是早期強度。碳酸鈉加入后能夠顯著提高漿液的堿度，激發(fā)膠凝材料的潛在活性，有效提高充填體的抗壓強度。硅灰中細度小于1μm的占80％以上，平均粒徑在0.1～0.3μm，比表面積為：20～28m2/g，其細度和比表面積約為水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍。加入硅灰后能夠有效填充料漿顆粒之間的孔隙，同時與膠凝材料水化產(chǎn)物結(jié)合生成凝膠體，從而提高膠凝材料的粘膠性和強度，從而顯著提高抗壓、抗折、抗?jié)B及抗沖擊等性能。本專利技術(shù)取得了以下有益效果：(1)本專利技術(shù)各種原材料取材方便，原材料價格低廉，各原材料混合后不需要經(jīng)高溫煅燒，在常溫下攪拌混勻即可，方便實施；(2)本專利技術(shù)由料漿濃度調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、防沉降劑、增強密實劑組成，各組成成分配比合理，相互配合發(fā)揮作用，實驗研究表明，本專利技術(shù)添加劑能顯著改善充填料漿的和易性，本添加劑按料漿中膠凝材料的0.5％～3％摻入時，料漿在較高的濃度下依舊具有良好的輸送性能，料漿進入采空區(qū)后不需要經(jīng)過大量脫水過程，在同樣的膠凝材料用量下料漿早期強度上升較快且最終抗壓強度能大幅度提高，并且無不利作用。總之，本專利技術(shù)礦山充填添加劑性能高效工藝簡單，而且使用原料成本低廉，適于在礦山充填中推廣應(yīng)用。具體實施方式實施例1按以下重量百分比準備原料：木質(zhì)素磺酸鈣5kg，萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑55kg，羧甲基纖維素鈉1kg，硅酸鈉4kg，鈉基膨潤土8kg，高嶺土7kg，硫酸鋁10kg、碳酸鈉3kg，硅灰7kg，將以上各原材料于干混機中混合5～10min得成品。表1本材料實驗指標注：本實驗所用尾砂為淄博金嶺鐵礦的超細尾砂。實施例2按以下重量百分比準備原料：木質(zhì)素磺酸鈣10kg，萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑40kg，羧甲基纖維素鈉2kg，硅酸鈉8kg，鈉基膨潤土8kg，高嶺土7kg，硫酸鋁8kg、碳酸鈉3kg，硅灰6kg，將以上各原材料于干混機中混合5～10min得成品。表2本材料實驗指標注：本實驗所用尾砂為淄博金嶺鐵礦的超細尾砂。實施例3按以下重量百分比準備原料：木質(zhì)素磺酸鈣5kg，萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑15kg，聚羧酸鹽減水劑40kg，羧甲基纖維素鈉2kg，硅酸鈉8kg，鈉基膨潤土5kg，高嶺土5kg，硫酸鋁11kg、碳酸鈉4kg，硅灰5kg，將以上各原材料于干混機中混合5～10min得成品。表3本材料實驗指標注：本實驗所用尾砂為淄博金嶺本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種新型礦山充填添加劑，其特征在于，由料漿濃度調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、防沉降劑、增強密實劑組成，其各組份的重量百分比如下：所述料漿濃度調(diào)節(jié)劑35％～65％，所述降濾失劑5～15％，所述防沉降劑10～20％，所述增強密實劑10～25％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型礦山充填添加劑，其特征在于，由料漿濃度調(diào)節(jié)劑、降濾失劑、防沉降劑、增強密實劑組成，其各組份的重量百分比如下：所述料漿濃度調(diào)節(jié)劑35％～65％，所述降濾失劑5～15％，所述防沉降劑10～20％，所述增強密實劑10～25％。2.如權(quán)利要求1所述的一種新型礦山充填添加劑，其特征在于，其各組份的重量百分比如下：料漿濃度調(diào)節(jié)劑40％～60％；降濾失劑8～12％；防沉降劑10～15％，增強密實劑15～20％。3.如權(quán)利要求1所述的一種新型礦山充填添加劑，其特征在于，其各組份的重量百分比如下：料漿濃度調(diào)節(jié)劑55％～60％；降濾失劑8～10％；防沉降劑12～15％，增強密實劑15～20％。4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種新型礦山充填添加劑，其特征在于，所述料漿濃度調(diào)節(jié)劑為木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑、聚羧酸鹽減水劑中的一種或幾種混合物按任意配比的混合。5.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種新型...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王國軍，張國玉，安伯超，王傳琪，王清華，閆甫，林羿瀟，于相坤，劉樂，李傳磊，
申請(專利權(quán))人：山東安實綠色開采技術(shù)發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37