一種充填膨脹材料制造技術

一種充填膨脹材料，包括具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物、堿性材料、石膏、硅酸鹽水泥、水以及外加劑；各原材料的比例為：潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物質量百分比10-60%；堿性材料質量百分比不大于40%；石膏質量百分比不大于20%；硅酸鹽水泥質量百分比不大于20%；水質量百分比占30-60%；外加劑質量百分比不大于4%；該充填膨脹材料，具有良好的流動性、膨脹性和抗壓強度，滿足礦山巷道充填和膨脹接頂。其充填膨脹率達到5-15%左右，28天抗壓強度達到2.0MPa-8.0MPa；初凝時間約60-100分鐘，終凝時間在6-8小時；初始流動度達到260mm以上，60分鐘流動度不小于200-250mm。

【技術實現步驟摘要】
一種充填膨脹材料
本專利技術屬于礦山工程
，公開了一種基于具有潛在水硬性的火山灰質材料、堿性材料、石膏和硅酸鹽水泥等為主要材料并添加發泡劑、發泡時間控制劑，控制膨脹率和膨脹時間，可以摻加早強劑、減水劑等外加劑的巷道充填膨脹材料。本專利技術充填膨脹材料具有流動性好、膨脹性可調、充填強度高、可通過材料本身膨脹實現接頂等優點。
技術介紹
.長期以來，煤炭一直是人類使用的主要能源之一。我國的煤炭資源豐富，儲存量也是高居世界的前列，“三下”壓煤比較普遍。采用充填開采能有效減少地表沉陷，保護生態環境，實現綠色開采的有效途徑。但是目前因充填材料充填成本高、充填體強度低、接頂效果差等原因，導致我國采用充填開采的煤礦比例以及煤礦開采率極低。煤礦開采造成地表沉陷、建筑物破壞及地下水與土地資源減少等，使礦區生態環境問題越來越突出。充填開采就是在地面或井下用水、粉煤灰及膠凝材料和外加劑配合矸石、砂石等骨料制成充填材料將采空區充填起來，并能夠實現膨脹接頂，實現良好的充填效果，達到控制地表沉陷的目的。充填開采技術是解決上述問題尤其是“三下”壓煤的主要手段。充填法采礦有提高煤炭回采率，充分利用資源，有效控制地壓，減少或消除地表沉降及可在“三下”開采等優點。因此，開發一種低成本、大流動性、適度膨脹、具有一定強度以及原材料來源廣泛的膨脹充填材料具有廣闊的推廣應用前景。充填時充填材料能否接實頂板是影響支撐效果的重要因素。充填膨脹材料通過內部物料反應產生大量細小氣泡，根據發泡劑用量，使得體積膨脹率在一定范圍內可調可控，因此可實現充填體主動接頂，達到與頂板巖層的良好匹配，改變了一直以來充填體屬于被動支護結構的傳統，從源頭提高了充填體的主動接頂效果，起到了對上覆巖層良好地支撐。經對比專利技術專利CN1424275A、CN200810233536.2 和專利 CN99106222.1，其主要為充填膏體材料，而沒有膨脹接頂作用。專利CN201010615171.7以尾礦為主要原料，專利CN201010615079.0是以赤泥為主要原料，專利CN201010615083.7是以風積沙為主要原料，尾礦、赤泥和風積沙均沒有潛在水硬性，專利CN201010300671.1為高水材料，其固液比在1:1.2-1.5，而本申請以具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物為主要原料，固液比在2.3_1.2。
技術實現思路
本專利技術提供一種礦山充填膨脹材料，該充填膨脹材料，具有良好的流動性、膨脹性和抗壓強度，滿足礦山巷道充填和膨脹接頂。—種充填膨脹材料，其原材料包括具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物、堿性材料、石膏、硅酸鹽水泥、水和含發泡劑的外加劑，該充填膨脹材料，摻入適量發泡劑、發泡時間控制劑，控制膨脹和膨脹時間，同時可以摻入適量外加劑。各部分比例為:潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物的質量百分比10-60%;堿性材料的質量百分比不大于40% ；石骨的質量百分比不大于20% ;硅酸鹽水泥質量百分比不大于20% ；水質量百分比占30-60% ；含發泡劑的外加劑的質量百分比不大于4% ；所述的具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物是指粉煤灰、礦渣、爐渣、鋼渣等富含活性氧化硅和活性氧化鋁成分的材料，使用其中的一種或二種以上混合。所述的堿性材料是指電石渣、石灰、制堿白泥、水玻璃等富含氫氧化鈣、氫氧化鈉、硅酸鈉、氯化鈣等成分的材料，使用其中的一種或二種以上混合。所述的石膏是指天然石膏或脫硫石膏，單獨使用或二者混合使用。所述的包含發泡劑的外加劑，除發泡劑外，還包括減水劑、激發劑、早強劑中的一種或二種以上。所述的硅酸鹽 水泥是指32.5、42.5或52.5等級的硅酸鹽水泥。本專利技術的充填膨脹材料膨脹率達到5-15%左右，28天抗壓強度達到2.0MPa-8.0MPa ;初凝時間約60-100分鐘，終凝時間在6_8小時；初始流動度達到260mm以上，60分鐘流動度不小于200mm。【附圖說明】圖1本專利技術的充填膨脹材料2小時后膨脹圖。圖2不同摻量發泡材料充填膨脹材料的膨脹百分數。【具體實施方式】本專利技術公開了利用具有潛在水硬性的工業廢棄物，其組成富含活性氧化硅和氧化鋁，在堿激發條件下生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水化產物，同時在石膏存在的條件下生成三硫型水化硫鋁酸鈣(鈣礬石AFt)。發生的反應式如下反應:Ca(0H)2+Si02+H20=C-S-HCa (OH) 2+Al203+H20=C3AH6Ca (OH) 2+Al203+CaS04+H20=AFt (鈣帆石)同時公開了利用雙氧水發泡材料產生氧氣及控制發泡時間的外加劑或鋁粉發泡產生氫氣，在合適摻量的條件下，使其在適合的時間發泡，發泡膨脹率達到5-15%左右。28天抗壓強度達到2.0MPa-8.0MPa ;初凝時間約60-100分鐘，終凝時間在6_8小時；初始流動度達到260mm以上,60分鐘流動度不小于200mm。充填膨脹材料經水化養護后的主要產物組成為水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣和鈣礬O本專利技術是在適量水和適量發泡劑條件下，經攪拌后達到合適的流動度、塌落度和粘稠度，充填后適時產生發泡膨脹。當發生膨脹后，體積膨脹率達到10%左右，并固結產生強度。如某水泥企業生產充填膨脹材料配比:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種充填膨脹材料，其特征在于，該充填膨脹材料包括具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物、堿性材料、石膏、硅酸鹽水泥、水和含發泡劑的外加劑；各部分比例為：潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物的質量百分比10?60%；堿性材料的質量百分比不大于40%；石膏的質量百分比不大于20%；硅酸鹽水泥的質量百分比不大于20%；水的質量百分比占30?60%；含發泡劑的外加劑的質量百分比不大于4%。

【技術特征摘要】
1.一種充填膨脹材料，其特征在于，該充填膨脹材料包括具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物、堿性材料、石膏、硅酸鹽水泥、水和含發泡劑的外加劑；各部分比例為: 潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物的質量百分比10-60% ； 堿性材料的質量百分比不大于40% ； 石膏的質量百分比不大于20% ； 硅酸鹽水泥的質量百分比不大于20% ； 水的質量百分比占30-60% ； 含發泡劑的外加劑的質量百分比不大于4%。2.根據權利要求1所述的一種充填膨脹材料，其特征在于，所述的具有潛在水硬性的火山灰質工業廢棄物是指粉煤灰、礦渣、鋼渣、爐渣中一種或二種以上混合。3.根據權利要求1或2所述的一種充填膨脹材料，其特征在于，所述的堿性材料是指電石渣、石灰、制堿白泥、水玻璃中一種或二種以上混合。4.根據權利要求1或2所述的一種充填膨脹材料，其特征在于，所述的石膏是天然石膏、脫硫石膏中的一種或二種混合。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫凱華，常鈞，劉鵬亮，呂興軍，呂文宏，崔鋒，艾紅梅，趙立新，孫萬明，祝坤，田錦州，鄒友平，顏丙雙，
申請(專利權)人：天地科技股份有限公司，大連理工大學，陜西中能煤田有限公司，
類型：發明
國別省市：