【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于充填材料，尤其涉及一種膠結充填材料及其應用。
技術介紹
1、隨著社會的不斷發展，礦產資源對于社會經濟的重要性也愈發凸顯。隨著礦山資源的大規模、無限制的開采，使得地下存在有大量的礦山采空區，不僅對環境造成了破壞，對地下水脈也造成了不可逆的影響，同時也對周邊安全形成了一定的危害。
2、膠結充填材料可用于對開采后的礦坑進行填充，我國目前采用的礦山采空區的處理主要有：采用礦山附近廢礦石直接填埋；或采用選礦尾砂，干法或濕法回填；或采用各種粉狀工業廢渣干法或濕法回填；采用水泥作為膠結材料與尾砂或者粉狀工業廢渣聯合制漿，泵送回填等。磷尾礦是磷礦經過選礦后剩余的固體廢棄物，屬于品位較低的磷礦，同時隨著各地的磷礦開采活動增加，磷礦浮選產生的尾礦污染愈發嚴重。磷石膏是濕法磷酸工藝中產生的固體廢棄物，其組成比較復雜，除硫酸鈣以外，還有未完全分解的磷礦、殘余的磷酸、氟化物等。目前，普遍采用水泥作為膠結材料與磷尾礦或磷石膏聯合使用進行礦山回填或礦井填充，但磷尾礦和磷石膏中磷含量較高，將其用于礦山填充容易造成周圍土壤和水體的富營養化，環境污染嚴重；同時，目前的水泥、磷尾礦或水泥、磷石膏充填材料抗壓強度偏低，無法滿足充填后對于強度的要求。
3、因此，亟需開發一種既能滿足強度要求，又能減少環境污染的膠結充填材料。
技術實現思路
1、鑒于
技術介紹
中存在的技術問題，本申請提供了一種膠結充填材料及其應用，旨在解決現有充填材料強度不足，且環境污染嚴重的技術問題。
2、第一
3、本申請實施例的技術方案中，以無水石膏和水泥形成的復配膠凝體系替代磷尾礦或磷石膏，不但可實現大量無水石膏的消納，而且降低了磷尾礦和磷石膏的用量，其中無水石膏為磷石膏經無害化處理后的產品，磷氟含量較低，可保證滲濾水符合地下水質量標準（gbt?14848-2017），減少環境污染；同時，制得的膠結充填材料具有較高的抗壓強度，可滿足礦山的充填強度要求，從而可有效解決礦山開采帶來的地質災害問題。
4、其中，膠凝材料中所包含的無水石膏與水泥能夠反應生成鈣礬石，以提高所制備的膠結充填材料的強度，同時，利用含水泥和無水石膏的膠凝材料與磷尾礦、磷石膏等骨料復配，不但解決了因大量使用磷尾礦或磷石膏而造成水體富營養化的技術問題，且制備得到的膠結充填材料在固化后具有良好的抗壓強度，可滿足現有的充填材料的性能需求。
5、進一步地，在本申請中，將膠凝材料和骨料控制在合理范圍，并控制膠凝材料中水泥與無水石膏的用量，獲得的膠結充填材料能夠滿足抗壓強度＞1.5mpa的要求。其中，若無水石膏的用量過低，則會導致所制備的膠結充填材料的強度降低；而若無水石膏用量過高，則水化不完全造成硬化體結構疏松，進而會導致所制備的膠結充填材料的強度降低；若骨料用量過低，則會導致所制備的膠結充填材料的強度下降，而若骨料用量過高，則所制備的膠結充填材料的磷含量較高，易造成周圍土壤和水體的富營養化。
6、在一些實施例中，骨料包括磷尾礦和砂石，膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為（2~6）：（0~4）：7，且膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（3~11）。
7、該實施例中，膠結充填材料包括膠凝材料、磷尾礦和砂石，通過將膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比控制為（2~6）：（0~4）：7，利用磷尾礦與砂石的復配替代磷尾礦，不但減少膠結充填材料中磷的引入，而且能夠獲得具有較高抗壓強度的膠結充填材料。
8、在一些實施例中，膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為（3~5）：（1~3）：7，且膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（5~9）。
9、該實施例中，通過控制膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比在上述范圍，且水泥與無水石膏的質量比為1：（5~9），能夠使得所制備的膠結充填材料獲得較優的抗壓強度。
10、在一些實施例中，按質量份計，膠結充填材料包括水泥0.5份、無水石膏4.5份、磷尾礦1份、砂石7份。
11、該實施例中，通過控制膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為5:1:7，且控制膠凝材料中無水石膏的含量為90%，能夠使得所制備的膠結充填材料獲得最佳的抗壓強度。
12、在一些實施例中，骨料為磷石膏，膠凝材料和磷石膏的質量比為（1~3）：(3~5)，且膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（1~5）。
13、該實施例中，膠結充填材料包括膠凝材料和磷石膏，通過控制水泥、無水石膏和磷石膏的質量比在合適范圍，利用無水石膏代替部分磷石膏，不但減少膠結充填材料中磷的引入，而且使得所制備的膠結充填材料獲得較高的抗壓強度。
14、在一些實施例中，膠凝材料和磷石膏的質量比為（1~2）：(4~5)，且膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（1~3）。
15、該實施例中，通過控制磷石膏和膠凝材料的質量比為（1~2）：(4~5)，且控制無水石膏與水泥的質量比在1：（1~3），能夠使得所制備的膠結充填材料獲得較佳的抗壓強度。
16、在一些實施例中，按質量份計，膠結充填材料包括水泥1份、無水石膏1份、磷石膏10份。
17、該實施例中，通過控制水泥、無水石膏和磷石膏的質量比為1:1:10，能夠使得所制備的膠結充填材料獲得較優的抗壓強度。
18、在一些實施例中，水泥為硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥中的一種或多種。
19、該實施例中，通過水泥與無水石膏復配，對無水石膏起到激發作用。
20、在一些實施例中，無水石膏為ⅱ型無水石膏，平均粒徑為50~100μm。
21、該實施例中，無水石膏的粒徑控制在50~100μm，使得膠結充填材料的硬化速度和抗壓強度滿足要求，同時有助于膠結充填材料在制漿時形成均勻的膏體，便于施工后硬化體性能的穩定性。
22、在一些實施例中，磷石膏的粒徑為1~25mm。
23、該實施例中，通過合理控制磷石膏的粒徑，能夠改善膠結充填材料的流動性能，避免所制備的膠結充填材料出現分層離析現象。
24、在一些實施例中，磷尾礦是磷礦選礦后剩余的全尾礦，平均粒徑為10～75μm，含水率＜15%。
25、該實施例中，通過合理控制磷尾礦的粒徑，有助于提高膠結充填材料的密實度和強度；若磷尾礦的粒徑過大，則不利于形成強度均勻的硬化體；而若磷尾礦的粒徑過小，則造成膠結充填材料的比表面積較大，從而影響充填施工時漿料的流動性和穩定性。同時，若磷尾礦含水量過高，則會降低所制備的膠結充填材料的抗壓強度。
26、在一些實施例中，砂石為石英砂石或建設用石子，粒徑為10~12mm，含泥量＜5%。
27、該實施例中，砂石粒徑和含泥本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種膠結充填材料，其特征在于，包括膠凝材料、骨料和水；其中，所述膠凝材料包括水泥和無水石膏；所述骨料包括磷石膏、磷尾礦、砂石中的一種或多種；所述膠凝材料和所述骨料的質量比為（2~6）：（6~11），且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（1~11）。
2.根據權利要求1所述的膠結充填材料，其特征在于，所述骨料包括磷尾礦和砂石，所述膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為（2~6）：（0~4）：7，且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（3~11）。
3.根據權利要求2所述的膠結充填材料，其特征在于，所述膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為（3~5）：（1~3）：7，且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（5~9）。
4.根據權利要求3所述的膠結充填材料，其特征在于，按質量份計，包括水泥0.5份、無水石膏4.5份、磷尾礦1份、砂石7份。
5.根據權利要求1所述的膠結充填材料，其特征在于，所述骨料為磷石膏，所述膠凝材料和所述磷石膏的質量比為（1~3）：(3~5)，且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（1~5）。
...【技術特征摘要】
1.一種膠結充填材料，其特征在于，包括膠凝材料、骨料和水；其中，所述膠凝材料包括水泥和無水石膏；所述骨料包括磷石膏、磷尾礦、砂石中的一種或多種；所述膠凝材料和所述骨料的質量比為（2~6）：（6~11），且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（1~11）。
2.根據權利要求1所述的膠結充填材料，其特征在于，所述骨料包括磷尾礦和砂石，所述膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為（2~6）：（0~4）：7，且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（3~11）。
3.根據權利要求2所述的膠結充填材料，其特征在于，所述膠凝材料、磷尾礦和砂石的質量比為（3~5）：（1~3）：7，且所述膠凝材料中水泥與無水石膏的質量比為1：（5~9）。
4.根據權利要求3所述的膠結充填材料，其特征在于，按質量份計，包括水泥0.5份、無水石膏4.5份、磷尾礦1份、砂石7份。
5.根據權利要求1所述的膠結充填材料，其特征在于，所述骨料為磷石膏，所述膠凝材料和所述磷石膏的質量比為（1~3）：(3~5)，且所述膠凝材...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐振宇，何磊，楊明貴，
申請(專利權)人：湖北萬潤新能源科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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