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CN105819822A - 一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料 - Google Patents

一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料,将重量份数为:磷渣粉40‑60份、粉煤灰30‑40份、活性激发剂6‑10份、膨胀剂3‑8份混合均匀,将混合物与重量份数为:减水剂0.5‑1.5份、保水剂0.5‑1份、水30‑50份加入搅拌池,搅拌均匀后加入重量份数为100‑200份的磷尾矿,搅拌均匀,得产品。本发明强度发展快、填充效率高、无收缩、适合远距离泵送,初凝时间≥70min,终凝时间≤200min,初始流动度≥300mm,30分钟流动度保留值≥260mm,1d抗压强度≥4.9MPa,7d抗压强度≥8.8MPa,28d抗压强度≥12.9MPa,竖向膨胀率≥0.1%。

Description

一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料
技术领域
本发明涉及水泥基胶凝材料化工技术领域,具体涉及一种高铝含量无碱无氯速凝剂的制备方法。
背景技术
在磷化工行业中,大量的固体废弃物----黄磷生产排出的磷渣、矿山尾矿大多都是露天堆存,不仅占用大量土地,而且由于固体废弃物中的磷、氟、有机物等可溶性杂质溶出,渗入土壤导致土地退化和植被破坏,直接威胁到人类的生存环境。磷尾矿产生的粉尘也对周围地区的空气造成严重污染。这些固体废物的处理和利用是当前磷化工行业必须解决的实际问题。
在20世纪末,中国矿业开采秩序较为混乱,矿山开采后形成的采空区由于历史的原因,大多只进行粗放回填甚至废弃状态。长年废弃采空区顶板岩体垮落和粗放回填都会产生残留空洞、空隙和松软地带。随着我国新型城镇化进程的不断推进和矿业城市不断扩展,难以避免地需要将一些建(构)筑物建于这些老采空区上方,高速公路、高压输电线路也面临通过老采空区的问题,若不采取有效的处理办法,将可能导致房屋开裂,道路塌陷等严重后果。
老采空区治理办法多采用钻孔注浆,传统注浆材料主要以水泥基材料为主。CN104556917A公开了一种早强型煤矿采空区充填材料,主要成分有快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰和煤矸石,具有早期强度高,可远距离泵送等优点,但是其水泥成本较高,且生产过程污染环境;CN104211313A公开了一种用于矿山采空回填的磷石膏基胶凝材料,是将磷石膏、赤泥、磷渣、熟料分别磨细后均匀混合,添加激发剂即可。CN104310941A公开了一种碱渣基注浆填充材料,由70%~90%的碱渣、10%~30%的粉煤灰和占碱渣+粉煤灰总质量10%的活性剂组成的组合物;先将碱渣与粉煤灰混合均匀,再向其中加入活性剂,然后搅拌均匀即可。这两种方法虽利用了大量工业废弃物,但是其强度太低且发展慢,不适合远距离泵送,填充效率太低。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状,旨在提供一种强度发展快、填充效率高、适 合远距离泵送、利废率高、制备成本低、能耗低的适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料的制备方法。
本发明目的的实现方式为,一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料,将重量份数为:磷渣粉40-60份、粉煤灰30-40份、活性激发剂6-10份、膨胀剂3-8份混合均匀,将混合物与重量份数为:减水剂0.5-1.5份、保水剂0.5-1份、水30-50份加入搅拌池,搅拌均匀后加入重量份数为100-200份的磷尾矿,搅拌均匀,得适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料;
所述磷渣粉是由磷化工电炉法制备黄磷时的工业废渣;
所述活性激发剂为工业废渣电石渣和亚硝酸钠的混合物;混合比为1-7:1-4;
所述的膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂或硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂;
所述减水剂为三聚氰胺类减水剂或聚羧酸系减水剂中;
所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或淀粉醚。
本发明的有益效果如下:
1、采用磷渣、粉煤灰、磷尾矿等固体废弃物制备注浆填充材料,节约能源,降低成本,保护环境;
2、采用粉煤灰改善了注浆材料流动性,提高了注浆填充材料的耐侵蚀性;
3、采用工业废渣电石渣和亚硝酸钠激发磷渣和粉煤灰的活性,其中亚硝酸钠具有强碱性,能够通过其强碱性激发磷渣的活性;同时亚硝酸钠也具有氧化性,能提前把磷渣中的单质磷迅速氧化成磷酸盐,在水化反应的早期就提前生成羟基磷灰石,固化掉可溶性的磷,减少磷在体系中的负面影响;
本发明强度发展快、填充效率高、无收缩、适合远距离泵送、利废率高、制备成本低、能耗低,其初凝时间≥70min,终凝时间≤200min,初始流动度≥300mm,30分钟流动度保留值≥260mm,1d抗压强度≥4.9MPa,7d抗压强度≥8.8MPa,28d抗压强度≥12.9MPa,竖向膨胀率≥0.1%,利废率≥90%。
具体实施方式
本发明将将重量份数为:磷渣粉40-60份、粉煤灰30-40份、活性激发剂6-10份、膨胀剂3-8份混合均匀,将混合物与重量份数为:减水剂0.5-1.5份、保水剂0.5-1份、水30-50份加入搅拌池,搅拌均匀后加入重量份数为100-200份的磷尾矿,搅拌均匀,得适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料。
所述磷渣粉是由磷化工电炉法制备黄磷时的工业废渣经粉磨、筛分制得,其质量系数K值≥1.1,比表面积≥350m2/kg,P2O5含量≤3.5%,氯离子含量≤0.06%。
所述粉煤灰为一级粉煤灰和二级粉煤灰中的任意一种。
所述磷尾矿为尾矿库堆存的细粒尾矿砂,其粒径<2mm。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1:将40份磷渣粉、30份粉煤灰、5份工业废渣电石渣、1份亚硝酸钠、3份硫铝酸钙类膨胀剂按重量份混合均匀,将混合物与1.5份三聚氰胺类减水剂、0.5份羧甲基纤维素醚、30份水加入搅拌池,搅拌均匀后加入100份磷尾矿再次搅拌均匀即得到磷基注浆填充材料。
所述磷渣粉是由磷化工电炉法制备黄磷时的工业废渣经粉磨、筛分制得,其质量系数K值≥1.1,比表面积≥350m2/kg,P2O5含量≤3.5%,氯离子含量≤0.06%。
所述粉煤灰为一级粉煤灰和二级粉煤灰中的任意一种。
所述磷尾矿为尾矿库堆存的细粒尾矿砂,其粒径<2mm。
实施例2:同实施例1,不同的是,
将60份磷渣粉、40份粉煤灰、7份电石渣、3份亚硝酸钠、6份硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂按重量份混合均匀,将混合物与1.5份三聚氰胺类减水剂、1份羟丙基甲基纤维素醚、50份水加入搅拌池,搅拌均匀后加入200份磷尾矿再次搅拌均匀即得到磷基注浆填充材料。
实施例3:同实施例1,不同的是,
将60份磷渣粉、30份粉煤灰、6份电石渣、4份亚硝酸钠、8份硫铝酸钙类膨胀剂按重量份混合均匀,将混合物与0.5份聚羧酸系减水剂、0.5份淀粉醚、40份水加入搅拌池,搅拌均匀后加入130份磷尾矿再次搅拌均匀即得到磷基注浆填充材料。
实施例4:同实施例1,不同的是,
将50份磷渣粉、35份粉煤灰、6份电石渣、2份亚硝酸钠、6份硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂按重量份混合均匀,将混合物与1份聚羧酸系减水剂、1份淀粉醚、35份水加入搅拌池,搅拌均匀后加入120份磷尾矿再次搅拌均匀即得到磷基注浆填充材料。
实施例5:同实施例1,不同的是,
将50份磷渣粉、40份粉煤灰、5份电石渣、1份亚硝酸钠、6份硫铝酸钙类膨胀剂按重量份混合均匀,将混合物与1.5份聚羧酸系减水剂、0.5份羧甲基纤维素醚、40份水加入搅拌池,搅拌均匀后加入150份磷尾矿再次搅拌均匀即得到磷基注浆填充材料。
实验测得上述实施例的性能指标见下表:
从表中可见,本发明初凝时间≥70min,终凝时间≤200min,初始流动度≥300mm,30分钟流动度保留值≥260mm,1d抗压强度≥4.9MPa,7d抗压强度≥8.8MPa,28d抗压强度≥12.9MPa,竖向膨胀率≥0.1%,利废率≥90%。

Claims (4)

1.一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料,其特征在于:将重量份数为:磷渣粉40-60份、粉煤灰30-40份、活性激发剂6-10份、膨胀剂3-8份混合均匀,将混合物与重量份数为:减水剂0.5-1.5份、保水剂0.5-1份、水30-50份加入搅拌池,搅拌均匀后加入重量份数为100-200份的磷尾矿,搅拌均匀,得适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料;
所述磷渣粉是由磷化工电炉法制备黄磷时的工业废渣;
所述活性激发剂为工业废渣电石渣和亚硝酸钠的混合物;混合比为1-7:1-4;
所述的膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂或硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂;
所述减水剂为三聚氰胺类减水剂或聚羧酸系减水剂;
所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或淀粉醚。
2.根据权利要求1所述的一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料的制备方法,其特征在于:所述磷渣粉是由磷化工电炉法制备黄磷时的工业废渣经粉磨、筛分制得,其质量系数K值≥1.1,比表面积≥350m2/kg,P2O5含量≤3.5%,氯离子含量≤0.06%。
3.根据权利要求1所述的一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料的制备方法,其特征在于:所述粉煤灰为一级粉煤灰和二级粉煤灰中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于老采空区治理的磷基注浆填充材料的制备方法,其特征在于:所述磷尾矿为尾矿库堆存的细粒尾矿砂,其粒径<2mm。
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