[0001]
本发明涉及一种胶固粉，具体涉及一种用于固结铜矿尾砂的胶固粉，还涉及其制备方法和应用，属于固结材料技术领域。
背景技术：
[0002]
随着许多矿山的浅部开采资源日趋枯竭，逐渐转向深部开采，这不仅要处理上部开采产生的大量的尾砂，而且还需要解决上部遗留采空区带来的安全问题，进一步实现对深部资源的开采，这就需要优选安全、高效的
采矿方法。充填采矿法相比于其他采矿方法，具有回采率高、贫化率低、安全性高等特点，这既能很好地控制矿山地压活动、防止地面塌陷、保障采矿安全，同时还能够处理大量堆存的
尾矿、废石等矿山固体废弃物。因此，充填采矿法在国内外矿山中得到了日益广泛的应用。
[0003]
采用浆体充填的方法对采空区进行充填，就需要固结效果好的固结材料。水泥作为常见的充填胶结剂使用，但由于水泥材料的粒级较粗，当尾砂细颗粒含量较高时，在充填过程中由于浆体黏度大、管道沿程阻力大，非常容易导致充填浆体浓度低，浆体泌水率高、固结性能差等问题。为了保障安全充填采矿，矿山只能提高充填灰砂比，进一步提高充填体抗压强度，从而加大了充填采矿成本。因此，寻求一种能够低灰砂比、高浓度充填、成本低且使充填体抗压强度高的胶凝材料作为水泥替代品，也是降低充填采矿法成本的重要途径。
技术实现要素：
[0004]
针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种胶固粉，该胶固粉的原料成本低，且对细粒级铜尾矿能够进行低灰砂比、高浓度充填，固结强度高，对重金属稳定化效果好，特别适合细颗粒含量较高的铜矿尾砂固结。
[0005]
本发明的第二个目的是在于提供一种胶固粉的制备方法，该方法操作简单，成本低，有利于大规模生产。
[0006]
本发明的第三个目的是在于提供一种胶固粉的应用，将胶固粉应用于铜矿尾砂固结，能够实现低灰砂比、高浓度充填，从而可以实现细颗粒含量较高的铜矿尾砂的高强度、高稳定固结。
[0007]
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种胶固粉，其由以下质量百分比组分组成：
[0008]
水泥熟料：5～20％；石粉：5～18％；工业石膏：15～25％；激发剂：2～8％；高温炉渣：45～65％。
[0009]
作为一个优选的方案，胶固粉优选由以下质量百分比组分组成：水泥熟料：5～15％；石粉：5～15％；工业石膏：15～25％；激发剂：2～6％；高温炉渣：45～65％。
[0010]
本发明的胶固粉主要成分为水泥熟料、石粉、工业石膏、高温炉渣等组分组成，各组分之间协同作用明显，在激发剂作用下进行水化反应，产生地聚合反应，生成力学性能较好、化学稳定性好的固结体。
[0011]
作为一个优选的方案，所述石粉为滑石粉。
[0012]
作为一个优选的方案，所述激发剂为na2co3、na2sio3·
9h2o、na2so4、nano3中至少一种。
[0013]
本发明还提供了一种胶固粉的制备方法，将水泥熟料、石粉、工业石膏、激发剂及高温炉渣通过球磨，得到胶固粉。
[0014]
作为一个优选的方案，所述球磨条件为：公转转速为270～350r/min，自转转速60～80r/min，球料比5～7:1，每间隔10～20min搅拌2～5次，每次搅拌20～30min。胶固粉的粒径分布跟球磨条件变化规律一致，如果球料比过高或者转速过快，会引起局部高温导致颗粒发生团聚，从而固结材料粒度变大，进而固结体相应抗压强度降低。
[0015]
本发明还提供了一种胶固粉的应用，其应用于铜矿尾砂固结。
[0016]
本发明还提供了一种胶固粉的应用，将铜矿尾砂与胶固粉及水搅拌均匀后，固结成型。
[0017]
作为一个优选的方案，铜矿尾砂与胶固粉及水按照：灰砂比为1:4～1:16，浆体质量百分比浓度为72～75％进行配料。较优选的灰砂比为8～16。
[0018]
本发明的胶固粉用于铜矿尾砂的固结的方法，包括以下步骤：
[0019]
s1)将胶固粉的各种原材料称量好，放入行星式球磨机中球磨，球磨过程中，球磨机的公转转速250～350r/min，自转转速50～90r/min，球料比3～7:1，每间隔10～20min搅拌2～5次，每次搅拌20～30min，制备得到胶固粉备用；
[0020]
s2)按照设计配合比计算出来铜矿尾砂湿重量、尾砂胶固粉重量以及需要额外加入的水重量称重配料，按照灰砂比为1:4～1:16配料，浆体浓度为72～75％进行调浆，浆料置于一个铁桶中，使用机械搅拌机将其搅拌均匀，搅拌8～15min，然后浆体浇注至模具中，浇的模置于养护箱养护24h后经过刮模、脱模等步骤后最终获得70.7*70.7*70.7mm立方体试块。
[0021]
s3)将步骤s2)中的试块在养护箱中进行养护，养护条件为：养护条件为湿度90
±
2％，温度20
±
2℃，养护时间分别为7天和28天，得到磷石膏固结体。
[0022]
本发明提供的胶固粉利用水泥熟料、高温炉渣、石粉、工业石膏等材料之间的协同作用，通过各组分之间的水化反应生成力学性能较好、化学稳定性好的固结体，能够实现细颗粒含量较高的铜矿尾砂的有效固结。相对现有技术，本发明技术方案带来的有益效果：
[0023]
1、本发明的胶固粉的主要原料包含了水泥熟料、石粉、工业石膏、高温炉渣等，大量消纳了固体废弃物，实现了废渣的资源化利用，达到以废治废的效果，降低铜矿尾砂的固结成本；
[0024]
2、本发明的胶固粉固结铜矿尾砂与水泥胶凝材料的固结效果相比，能够进行低灰砂比、高浓度充填，形成的固结体强度高、稳定性好，更能有效地固化其中的有毒有害物质，解决铜矿尾砂固结强度低，且重金属污染物固结稳定性差的难题，有效的降低其对环境污染，保护环境；
[0025]
3、本发明的胶固粉与尾砂浆体充分搅拌均匀后，将浆体通过管道输送到采空区，使其自然凝固成型，实现对空矿区的回填，可以逐步减少采空区的数量和体积，消除安全隐患，减少尾砂的尾矿库排放量，延长尾矿库服务年限，提高矿山综合效益；
[0026]
4、本发明的胶固粉不仅其原材料来源广泛、成本低、生产工艺也简单，实现了资源
的高效综合利用。
具体实施方式
[0027]
下面具体实施旨在进一步详细说明本发明内容，而不是限制权利要求的保护范围。
[0028]
实施例1
[0029]
一种用于固结铜矿尾砂胶固粉的制备化方法，所述的方法包括以下步骤：
[0030]
(1)采用以下以质量百分比计的原料：水泥熟料10％、滑石粉7％、工业石膏20％、na2so43％、高温炉渣60％，将上述原料放入行星式球磨机中，间隔20min搅拌两次，每次搅拌25min，制得固结材料，其中，立式行星球磨机公转转速优选为300r/min，自转转速70r/min，球料比6:1。
[0031]
(2)采用干基为5000g，胶固粉:尾砂(灰砂比)为1:6、1:8、1:10、1:16，浆体浓度为72％，使用的溶剂为自来水，称量好后置于铁桶中，使用机械搅拌机将其搅拌均匀，搅拌10min。然后将部分浆体用于进行扩展度试验，另一部分浇注在两条三联试模中。浇的模置于养护箱养护24h后经过刮模、脱模等步骤后最终获得70.7*70.7*70.7mm立方体试块。
[0032]
(3)将制备的试块在20℃、95％的湿度环境下进行养护，然后对养护7天、28天的试块进行无侧限抗压强度测试。
[0033]
实施例2
[0034]
采用以下以质量百分比计的原料：水泥熟料10％、滑石粉12％、工业石膏20％、激发剂3％、高温炉渣55％，按照实施例1的方法进行胶固粉的制备和试块的制作，将制备的试块在20℃、95％的湿度环境下进行养护，然后对养护7天、28天的试块进行无侧限抗压强度测试。
[0035]
实施例3
[0036]
采用以下以质量百分比计的原料：水泥熟料10％、滑石粉5％、工业石膏17％、激发剂3％、高温炉渣65％，按照实施例1的方法进行胶固粉的制备和试块的制作，将制备的试块在20℃、95％的湿度环境下进行养护，然后对养护7天、28天的试块进行无侧限抗压强度测试。
[0037]
对比实施例1
[0038]
采用以下以质量百分比计的原料：水泥熟料15％、滑石粉0％、工业石膏17％、激发剂3％、高温炉渣65％，按照实施例1的方法进行胶固粉的制备和试块的制作，将制备的试块在20℃、95％的湿度环境下进行养护，然后对养护7天、28天的试块进行无侧限抗压强度测试。
[0039]
对比实施例2
[0040]
采用以下以质量百分比计的原料：水泥熟料27％、滑石粉5％、工业石膏0％、激发剂3％、高温炉渣65％，按照实施例1的方法进行胶固粉的制备和试块的制作，将制备的试块在20℃、95％的湿度环境下进行养护，然后对养护7天、28天的试块进行无侧限抗压强度测试。
[0041]
对实施例1～3及对比实施例1～2制备得到的铜矿尾砂试块7天、28天无侧限抗压强度进行检验；本发明性能测试部分，每个实施例共3个平行试验，平均值为3个试块测试的
平均值(参见公路工程无机结合料稳定材料试验规程(jtg e51-2009))。其检测结果如表1所示：
[0042]
表1各种投料比制备得到试块的无侧限抗压强度测试：
[0043][0044][0045]
由表1可以看出，本发明的胶固粉以水泥熟料、高炉炉渣、石粉、工业石膏等各组分之间协同作用明显，相互促进化学反应的发生，提高材料的固结性能。
[0046]
上述实施例是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。技术特征：
1.一种胶固粉，其特征在于：由以下质量百分比组分组成：水泥熟料：5～20％；石粉：5～18％；工业石膏：15～25％；激发剂：2～8％；高温炉渣：45～65％。2.根据权利要求1所述的一种胶固粉，其特征在于：由以下质量百分比组分组成：水泥熟料：5～15％；石粉：5～15％；工业石膏：15～25％；激发剂：2～6％；高温炉渣：45～65％。3.根据权利要求1或2所述的一种胶固粉，其特征在于：所述激发剂为na2co3、na2sio3·
9h2o、na2so4、nano3中至少一种。4.根据权利要求1或2所述的一种胶固粉，其特征在于：所述石粉为滑石粉。5.权利要求1～4任一项所述的一种胶固粉的制备方法，其特征在于：将水泥熟料、石粉、工业石膏、激发剂及高温炉渣通过球磨，得到胶固粉。6.根据权利要求5所述的一种胶固粉的制备方法，其特征在于：所述球磨条件为：公转转速为270～350r/min，自转转速60～80r/min，球料比5～7:1，每间隔10～20min搅拌2～5次，每次搅拌20～30min。7.权利要求1～4任一项所述的一种胶固粉的应用，其特征在于：应用于铜矿尾砂固结。8.根据权利要求7所述的一种胶固粉的应用，其特征在于：将铜矿尾砂与胶固粉及水搅拌均匀后，固结成型。9.根据权利要求7所述的一种胶固粉的应用，其特征在于：铜矿尾砂与胶固粉及水按照：灰砂比为1:4～1:16，浆体质量百分比浓度为72～75％进行配料。
技术总结
本发明公开了一种胶固粉及其制备方法和在铜矿尾砂固结中的应用。该胶固粉由水泥熟料、石粉、工业石膏、激发剂和高温炉渣等原料组成，这些原料之间具有明显的协同作用，在固结铜矿尾砂过程中可以采用低灰砂比、高浓度的浆体进行充填，而固结体具有较强的抗压强度，且稳定性较好，可以实现重金属稳定化。该胶固粉消纳了大量的固体废弃资源，减少了固体废弃物的堆放，还大大降低了尾砂固结的材料成本，高强度的充填体也有利于矿山的回填，达到以废治废的目的。废的目的。
技术研发人员：侯浩波 兰琪 李文辉 卢子平 罗洁儿 普泽艳 张鹏举 游以文
受保护的技术使用者：肇庆市武大环境技术研究院
技术研发日：2020.11.24
技术公布日：2021/3/2
声明：
“胶固粉及其制备方法和在铜矿尾砂固结中的应用与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：肇庆市武大环境技术研究院
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2025年03月28日 ~ 30日 
