本發明涉及一種鉛鋅礦尾砂填充漿料。
背景技術：
：充填采礦技術，特別是膠結充填采礦技術的日益發展，使礦山許多復雜的技術問題都得到了很好地解決，在深部開采、保護地表、“采富保貧”、“三下開采”降低貧化率和損失率、防止內因火災、減緩巖爆發生、有效控制地壓等方面發揮了巨大的作用。特別是近年來，隨著充填系統、充填工藝及設備和技術的不斷進步，在有色金屬礦山和貴金屬礦山得到了廣泛應用。并且隨著資源性產品價格的持續走高以及國家對環境保護的力度不斷加大，充填法因其無可替代的優勢，在煤礦、鐵礦、化工礦山等傳統上不宜采用充填法的礦山，應用比重也越來越大。有色金屬礦山充填成本占采礦成本的1/3，充填材料的費用超過充填成本的80％。因此有必要尋求價格低廉、來源豐富、生產簡單、性能優越的新型膠凝材料，盡最大努力減少膠凝材料的用量，以降低充填成本，提高企業經濟效益。不同的有色金屬礦山具有不同的特點，以鉛鋅礦為例，需要通過分析鉛鋅礦尾砂的化學結構和物理性質，進而開發出性價比高的膠凝材料。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種鉛鋅礦尾砂填充漿料。本發明所采取的技術方案是：一種鉛鋅礦尾砂填充漿料，該填充漿料的固體成分包括鉛鋅礦尾砂和鉛鋅礦尾砂激發劑。鉛鋅礦尾砂激發劑按質量分數由以下原料組成：高爐礦渣60％～70％，氟石膏3％～8％，減水劑0.2％～1％，粉煤灰為余量。高爐礦渣為煉鋼生鐵礦渣。粉煤灰為ⅰ級或ⅱ級f類粉煤灰。減水劑為木質素磺酸鹽類減水劑、萘系減水劑、三聚氰胺系減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑，脂肪酸系減水劑、聚羧酸系減水劑中的至少一種。鉛鋅礦尾砂按質量分數包括以下組分：1％～3％mgo，5％～8％al2o3，21％～26％sio2，8％～26％so3，0.5％～2％k2o，18％～30％cao，0.2％～0.5％tio2，5％～18％fe2o3，0.2％～0.6％zno，0.2％～1％pbo，余量為燒失量。鉛鋅礦尾砂的粒徑中，5μm～50μm占22～25wt％，50μm～75μm占18～20wt％，75μm～250μm占53～58wt％。鉛鋅礦尾砂激發劑和鉛鋅礦尾砂的質量比為1：(3～18)。填充漿料的水含量為20wt％～30wt％。本發明的有益效果是：本發明的填充漿料流動性好，易于輸送，對管道的磨耗小。其性能優于水泥，早期強度高，后期強度持續發展。通過本發明的填充漿料，能滿足鉛鋅礦填充的生產需要，同時降低生產成本，實現良好的環保、經濟和社會效益。具體實施方式本發明人通過分析鉛鋅礦尾砂化學結構和物理性質，開發出一種以工業固廢資源為基材的經濟環保型膠結材料。鉛鋅礦尾砂中[sio4]4-聚合為不同的硅酸陰離子，此外還存在si-o-al和al-o-al的結合，以上物質在oh-的作用下會發生化學反應如下：-si-o-si-o+oh-→-si-o-+-o-si-oh-si-o-+oh-→-o-si-oh；如有ca2+或na+存在時，-si-o-+ca2+→-si-o-ca--si-o-ca-+oh-→-si-o-ca-oh。本發明的材料能夠高效激活尾砂中的非晶態富硅鋁質成分，在生成前驅體的基礎上，以平板鈣層為基礎，生長成為具有膠凝能力的c-a-s-h凝膠，從而有效利用固廢生成膠凝材料，達到固廢充填的目的。本發明的填充材料中具有兩相的微觀分相結構，其中玻璃體中al-o鍵比si-o鍵的鍵強小，容易被激發劑溶解分散，當al的配位數為6時，鋁氧八面體的鍵強更小，約為si-o鍵的50％左右，活性更高，當磨細的廢渣與一定濃度的oh-接觸時，鋁氧四面體與鋁氧八面體先于硅氧四面體被溶解分散。此外，mg2+分布于玻璃體網狀結構的空穴中，形成不均勻物相，加劇了玻璃體中微晶相的無序化排列，有利于廢渣的水化。該工業廢渣中富鈣相占多數，為連續相，它將非連續的富硅相包裹于其中構成了其玻璃體的結構。富鈣相比富硅相具有更高的熱力學不穩定性，同時富鈣相又具有一定的動力學穩定性，使之破壞必須克服一定的活化能。在堿性環境中，oh-的作用能夠克服富鈣相的分解活化能，使富鈣相迅速水化和解體，導致廢渣玻璃體結構破壞；富硅相隨后逐步暴露于堿性介質中，并發生較為緩慢的水化和分解。富鈣相和富硅相的水化產物水化硅酸鈣(c-s-h)不斷形成和長大，使水化產物的結構不斷增強，表現為膠凝材料的前期強度偏低而后期強度不斷增長。本發明填充漿料中的工業廢渣在堿性作用下形成膠凝組分水化硅酸鈣(c-s-h)的過程，生成的c-s-h包裹尾礦顆粒形成一部分充填體強度。如果僅依靠充填體中的膠凝性物質，充填體結構疏松，強度偏低。本發明的一種鉛鋅礦尾砂填充漿料，該填充漿料的固體成分包括鉛鋅礦尾砂和鉛鋅礦尾砂激發劑。鉛鋅礦尾砂激發劑按質量分數由以下原料組成：高爐礦渣60％～70％，氟石膏3％～8％，減水劑0.2％～1％，粉煤灰為余量；優選的，鉛鋅礦尾砂激發劑按質量分數由以下原料組成：高爐礦渣66％～70％，氟石膏4％～7％，減水劑0.3％～0.8％，粉煤灰為余量。優選的，所述的高爐礦渣為煉鋼生鐵礦渣。優選的，所述的粉煤灰為ⅰ級或ⅱ級f類粉煤灰；進一步優選的，所述的粉煤灰為ⅰ級f類粉煤灰。優選的，所述的減水劑為木質素磺酸鹽類減水劑、萘系減水劑、三聚氰胺系減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑，脂肪酸系減水劑、聚羧酸系減水劑中的至少一種；進一步優選的，所述的減水劑為萘系減水劑、聚羧酸系減水劑中的至少一種。進一步的，鉛鋅礦尾砂按質量分數包括以下組分：1％～3％mgo，5％～8％al2o3，21％～26％sio2，8％～26％so3，0.5％～2％k2o，18％～30％cao，0.2％～0.5％tio2，5％～18％fe2o3，0.2％～0.6％zno，0.2％～1％pbo，余量為燒失量。進一步的，所述的鉛鋅礦尾砂的粒徑中，5μm～50μm占22～25wt％，50μm～75μm占18～20wt％，75μm～250μm占53～58wt％。優選的，所述鉛鋅礦尾砂激發劑和鉛鋅礦尾砂的質量比為1：(3～18)；進一步優選的，所述鉛鋅礦尾砂激發劑和鉛鋅礦尾砂的質量比為1：(3～12)。優選的，所述填充漿料的水含量為20wt％～30wt％。以下通過具體的實施例對本發明的內容作進一步詳細的說明。實施例：本發明的填充漿料是按以下方法進行制備的：1)將定量鉛鋅礦尾砂和鉛鋅礦尾砂激發劑按不同灰砂比放入攪拌機中攪拌；2)摻入定量水將漿體配制成不同濃度，攪拌；3)將固化試樣分三次放入鋼試模中；4)試樣成型至失去塑性后脫模，為模擬井下相對恒溫潮濕的實際環境，脫模試樣放置于標準養護室(溫度20±2℃、rh達95％以上)中養護至測試齡期進行強度及體積穩定性試驗。上述所選用的鉛鋅礦尾砂激發劑和鉛鋅礦尾砂的質量比(即灰砂比)有1:3、1:6和1:12，配成的填充漿料水含量有25wt％和22wt％。所用的鉛鋅礦分級尾砂按質量分數包括以下組分：2.5％mgo，5.6％al2o3，24.4％sio2，9.8％so3，1.0％k2o，28.1％cao，0.3％tio2，6.8％fe2o3，0.4％zno，0.4％pbo，余量為燒失量。鉛鋅礦尾砂的粒徑中，5μm～50μm占23.6wt％，50μm～75μm占19.2wt％，75μm～250μm占55.8wt％。鉛鋅礦尾砂激發劑按質量分數由以下原料組成：高爐礦渣68％，粉煤灰26％，氟石膏5.5％，減水劑0.5％。高爐礦渣為煉鋼生鐵礦渣，粉煤灰為ⅰ級f類粉煤灰，減水劑為萘系減水劑。同時，采用現用的42.5水泥作為對比進行測試分析。本發明的凝結時間試驗依據gbt1346-2001《水泥標準稠度用量、凝結時間、安定性檢驗方法》進行，充填料流動性按照gbt2419-2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行，硬化充填料力學性質按照gb/t17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(iso法)》進行，充填料泌水性(泌水量、泌水率)按照gbt50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行。一、流動性能對比本發明與水泥的流動性對比結果見下表1所示。表1流動性能測試結果從流動性對比可知，本發明的填充材料與采用水泥的料漿流動性基本相同，易于輸送，管道磨耗小。二、抗壓強度本發明與水泥的抗壓強度對比結果見下表2所示。表2抗壓強度測試結果從抗壓強度對比結果可知，本發明的填充材料性能明顯優于水泥，同樣灰砂比的情況下，抗壓強度基本可以達到水泥強度的4倍；早期強度高的特點使得采場采充交替時間短，有利于提高生產效率；后期強度持續發展，未出現下降情況，充填體性能穩定，符合礦山生產需求。三、經濟對比本發明與水泥的經濟對比結果見下表3所示。表3經濟對比結果材料類別價格(元/噸)充填比例7天強度(mpa)42.5水泥2901:41.6本發明材料4201:161.9經過分析，本發明公開的填充材料綜合成本比現用的水泥節省40％以上。當前第1頁12