一种矿山井下充填砂浆
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种矿山井下充填砂浆。
背景技术
铁尾矿是选矿后的废弃物，是固体废渣的主要组成部分，细度较%20大的铁尾矿砂占用大片土地空间，丢弃后对土地环境造成污染。细度%20较小的铁尾矿粉不利于露天堆积，并有可能随风漂浮，侵入河流，对%20空气和河水也造成一定程度的污染。矿渣微粉也为一种工业废料，细%20度较小不利于运输和存贮。铁尾矿和矿渣微粉在我国每年排除高达5%20亿吨以上，如何有效地实现铁尾矿砂和矿渣微粉资源再利用，是目前%20我国在资源利用方面面临的严峻问题。
在当今运用成熟的矿山井下充填产品中，多采用水泥或水泥熟料%20制备胶凝材料，但水泥或水泥熟料制备胶凝材料的成本较高，且原料%20的开采对环境和自然资源造成严重的影响。已有研究表明，矿渣微粉%20和铁尾矿粉具有一定的活性，具备作为制备胶凝材料的条件。因此，%20如何利用矿山开采及冶金行业的废弃物，制备性能好、造价低的井下%20充填砂浆，是目前矿山充填及固体废弃物处理过程中急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山井下充填砂浆，利用铁尾矿粉和%20矿渣微粉作为制备胶凝材料的主要原料，同时添加一些激发剂，以铁%20尾矿砂作为细骨料，实现固体废弃资源再利用。
为实现上述效果，本发明提供一种技术方案：
本发明提供了一种矿山井下充填砂浆，包括胶凝材料、水和细骨%20料，各组分质量比为1：2.0-2.6：4-10。
进一步地，胶凝材料、水和细骨料的质量比为1：2.0-2.4：4、1：%202.0-2.6：6、1：2.0-2.7：8或1：2.0-2.6：10。
进一步地，胶凝材料包括铁尾矿粉、矿渣微粉、生石灰和脱硫灰，%20各组分重量份为：铁尾矿粉14-27份，矿渣微粉45-62份，生石灰12-24%20份，脱硫灰3-12份。
进一步地，铁尾矿粉主要化学成分SiO2重量含量大于70％，Fe2O3含量大于17％，MgO含量小于4％，CaO含量小于3％。
进一步地，铁尾矿粉密度为1308.9kg/m3，铁尾矿粉细度模数为%200.92。
进一步地，矿渣微粉主要化学成分SiO2重量含量大于35％，Al2O3含量大于17％，MgO含量小于7％，CaO重量含量大于38％。
进一步地，矿渣微粉密度为1322.3kg/m3，矿渣微粉细度模数为%200.98。
进一步地，细骨料为铁尾矿砂，铁尾矿砂的粒径为%200.15mm-2.36mm，铁尾矿砂的化学成分与上述铁尾矿粉相同。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了以铁尾矿粉、矿渣微粉及铁尾矿砂制备矿山井%20下充填砂浆的方法，原理为利用铁尾矿粉和矿渣微粉自身的活性和“潜%20在水硬性”，实现较强的凝结性和硬度。
(2)利用生石灰提供矿渣水解的碱性环境能够破坏矿渣表面的%20酸性薄膜层和不规则的化学锁链结构，以及石膏提供反应初期所需的%20SO4-，SO4-与AlO2-反应生成的针状钙矾石晶体与改性材料芒硝起到提%20供早期强度的目的，通过上述原理来实现制备理想的胶凝材料。
(3)将上述胶凝材料固结自身具有较硬性能的铁尾矿砂制备矿%20山井下充填砂浆，制备的砂浆具有良好的流动性，可实现矿山充填过%20程中的管道输送。
本发明充分利用工业废弃物，制备的矿山井下充填砂浆造价低、%20性能好，且保护自然资源和生态环境，社会和经济效益显著。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清%20楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，%20而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员%20在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发%20明保护的范围。
本发明提供了一种以高用量铁尾矿制备的矿山井下充填砂浆，包%20括胶凝材料、水和细骨料，各组分质量比为1：2.0-2.6：4-10。
胶凝材料、水和细骨料的质量比为1：2.0-2.4：4、1：2.0-2.6：6、%201：2.0-2.7：8或1：2.0-2.6：10。
胶凝材料包括铁尾矿粉、矿渣微粉、生石灰和脱硫灰，各组分重%20量份为：铁尾矿粉14-27份，矿渣微粉45-62份，生石灰12-24份，脱%20硫灰3-12份。
铁尾矿粉主要化学成分SiO2重量含量大于70％，Fe2O3含量大于%2017％，MgO含量小于4％，CaO含量小于3％。
铁尾矿粉密度为1308.9kg/m3，铁尾矿粉细度模数为0.92。
矿渣微粉主要化学成分SiO2重量含量大于35％，Al2O3含量大于%2017％，MgO含量小于7％，CaO重量含量大于38％。
矿渣微粉密度为1322.3kg/m3，矿渣微粉细度模数为0.98。
细骨料为铁尾矿砂，铁尾矿砂的粒径为0.15mm-2.36mm，铁尾矿%20砂主要化学成分SiO2重量含量大于70％，Fe2O3含量大于17％，MgO%20含量小于4％，CaO含量小于3％。
实施例1
称取铁尾矿粉15份、矿渣微粉60份、生石灰15份和脱硫灰10%20份混合均匀，得到矿山井下充填砂浆的胶凝材料。将上述矿山井下充%20填的胶凝材料与水和铁尾矿砂按1：2：4的比例混合均匀，制成充填%20砂浆。
将制备好的充填砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具中成型，%20将成型的试件放入温度20℃左右并且相对湿度不低于50％的环境中进%20行养护，24h后拆模，将拆模后的试件放入20℃左右的温水中进行水%20养。
实施例2
称取铁尾矿粉25份、矿渣微粉45份、生石灰20份和脱硫灰10%20份混合均匀，得到矿山井下充填砂浆的胶凝材料。将上述矿山井下充%20填的胶凝材料与水和铁尾矿砂按1：2：6的比例混合均匀，制成充填%20砂浆。
将制备好的充填砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具中成型，%20将成型的试件放入温度20℃左右并且相对湿度不低于50％的环境中进%20行养护，24h后拆模，将拆模后的试件放入20℃左右的温水中进行水%20养。
实施例3
称取铁尾矿粉15份、矿渣微粉60份、生石灰15份和脱硫灰10%20份混合均匀，得到矿山井下充填砂浆的胶凝材料。将上述矿山井下充%20填的胶凝材料与水和铁尾矿砂按1：2.5：8的比例混合均匀，制成充填%20砂浆。
将制备好的充填砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具中成型，%20将成型的试件放入温度20℃左右并且相对湿度不低于50％的环境中进%20行养护，24h后拆模，将拆模后的试件放入20℃左右的温水中进行水%20养。
实施例4
称取铁尾矿粉25份、矿渣微粉45份、生石灰20份和脱硫灰10%20份混合均匀，得到矿山井下充填砂浆的胶凝材料。将上述矿山井下充%20填的胶凝材料与水和铁尾矿砂按1：2.5：10的比例混合均匀，制成充%20填砂浆。
将制备好的充填砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具中成型，%20将成型的试件放入温度20℃左右并且相对湿度不低于50％的环境中进%20行养护，24h后拆模，将拆模后的试件放入20℃左右的温水中进行水%20养。
抗压强度测试：
将实施例1-4中制备的填充砂浆按照国家标准GB/T17671-1999水%20泥胶砂强度检验方法(ISO法)检测3d、7d和28d的充填砂浆强度，结%20果测定三组取平均值。结果见表1。
表1%20充填砂浆的单轴抗压强度
故由表1可以看出，通过《预拌砂浆》(JG/T230-2007)规定28d 强度充填体强度为2.00MPa，故本发明研究在单轴抗压强度方面可达 到矿山井下充填工程要求的最小胶砂比为1：10，且强度偏于安全。同 时，本发明的充填砂浆具有一定的凝结时间和较高的流动度，可保证 在工程上的管道运输。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示 例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过 着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对 上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描 述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例 或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实 施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方 式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书 选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际 应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本 发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
