一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料

摘要

本发明公开了一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料，具体涉及材料科学与工程领域，包括以下重量份的原料：50～80份的高炉矿渣粉；8～15份的水泥熟料；2～6份铝氧熟料母料；3～20份磨细钢渣粉；2～30份的石膏；0.2～0.5份粉体减水剂，所述高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨而成的粉体，且所述高炉矿渣粉的比表面积为400～520㎡/kg，所述水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成的粉体，比表面积为300～350㎡/kg。本发明提供一种混合均匀的成品，具备胶凝时间短、早期强度增长快、后期强度缓慢增长，流动性和泵送性好，无毒无害，能够满足矿井充填要求，生产工艺简单无污染，性价比高的矿山充填专用胶凝材料。

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学与工程技术领域，更具体地说，本发明涉及一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料。

背景技术

煤矿充填材料主要由骨料和胶结剂两部分组成，骨料大多就地选取廉价的可用物料，如矸石、风积沙等，不足部分就近选料破碎加工；而胶结剂绝大多数矿山选用普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，部分掺入粉煤灰、赤泥、石灰等物料。

目前煤矿充填大多用水泥作为胶凝材料，存在成本高，强度低，流动性差，接顶率低等缺点，在冬天低温情况下，凝结时间长，早期强度低，导致不能及时拆模，严重影响班时流程，还存在充填体垮塌引起的安全风险。开发一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料不但能简化煤矿充填流程，减少人工工时，还能大大降低充填体垮塌事故风险。

中国专利申请CN104230276B中公开了一种高水率快凝充填材料，包括母料与辅料，母料为铝酸盐水泥90～94份和外加剂6～10份，辅料为改性石膏65～85份、生石灰15～35份和促凝剂2～4份。所述充填材料水固比高、亲水性好，胶凝时间短、早期强度增长快、后期强度缓慢增长，流动性和泵送性好，无毒无害，能够满足矿井充填的要求，其不足之处是产品需要分开泵送，需要两套加料输送管路，对于成型的煤矿充填系统，该工艺流程可操作性不高；且该产品中对于石膏的改性工艺较复杂，属于高能耗工艺，成本高、污染大。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种混合均匀的成品，具备胶凝时间短、早期强度增长快、后期强度缓慢增长，流动性和泵送性好，无毒无害，能够满足矿井充填要求，生产工艺简单无污染，性价比高的矿山充填专用胶凝材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：

50～80份的高炉矿渣粉；

8～15份的水泥熟料；

2～6份铝氧熟料母料；

3～20份磨细钢渣粉；

2～30份的石膏；

0.2～0.5份粉体减水剂。

进一步的，所述高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨而成的粉体，且所述高炉矿渣粉的比表面积为400～520㎡/kg。

进一步的，所述水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成的粉体，比表面积为300～350㎡/kg。

进一步的，所述铝氧熟料母料为铝矾土矿经过煅烧后粉磨而成的粉体，且所述铝氧熟料母料比表面积为300～350㎡/kg。

进一步的，所述钢渣粉为钢渣经过球磨机粉磨而成的粉体，且所述钢渣粉的比表面积为500～700㎡/kg。

进一步的，所述石膏为天然石膏、氟石膏或脱硫石膏中的一种或几种，且所述石膏比表面积为300～500㎡/kg。

进一步的，所述粉体减水剂为粉体聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂和萘系减水剂中的一种或多种。

本发明的技术效果和优点：

1、与现有技术相比，本发明低温条件下快凝快硬，节省工时。

2、与现有技术相比，本发明流动性和坍落度保持性良好，泵送距离大，不堵管。

3、与现有技术相比，本发明成本低，原材料来源广泛易得。

4、与现有技术相比，本发明生产工艺简单，耗能小，只需要粉磨混合即可。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：

50～80份的高炉矿渣粉；

8～15份的水泥熟料；

2～6份铝氧熟料母料；

3～20份磨细钢渣粉；

2～30份的石膏；

0.2～0.5份粉体减水剂。

在一个优选地实施方式中，高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨而成的粉体，且所述高炉矿渣粉的比表面积为400～520㎡/kg。

在一个优选地实施方式中，水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成的粉体，比表面积为300～350㎡/kg。

在一个优选地实施方式中，铝氧熟料母料为铝矾土矿经过煅烧后粉磨到比表面积为300～350㎡/kg。

在一个优选地实施方式中，钢渣粉为钢渣经过球磨机粉磨而成的粉体，且所述钢渣粉的比表面积为500～700㎡/kg，钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成，钢渣含有多种有用成分：金属铁2%～8%，氧化钙40%～60%，氧化镁3%～10%，氧化锰1%～8%。

在一个优选地实施方式中，石膏为天然石膏、氟石膏或脱硫石膏中的一种或几种，且所述石膏比表面积为300～500㎡/kg。

在一个优选地实施方式中，粉体减水剂为粉体聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂和萘系减水剂中的一种或多种。

实施例1

一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：

60份的高炉矿渣粉；

15份的水泥熟料；

5份的钢渣粉；

15份的脱硫石膏；

5份铝氧熟料。

0.3份粉体聚羧酸减水剂

将上述原料按比例混合均匀得到1#。

该低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料的形状为粉末状，其比表面积为420㎡/kg。

进一步地，高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨至比表面积为450㎡/kg。

进一步地，水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成至为300㎡/kg。

进一步地，脱硫石膏的比表面积为350㎡/kg。

进一步地，钢渣粉为钢渣经过球磨机粉磨至为600㎡/kg，钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成，钢渣含有多种有用成分：金属铁2%～8%，氧化钙40%～60%，氧化镁3%～10%，氧化锰1%～8%。

进一步地，铝氧熟料母料为铝矾土矿经过煅烧后粉磨至为320㎡/kg。

实施例2

一种低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：

70份的高炉矿渣粉；

10份的水泥熟料；

5份的钢渣粉；

10份的脱硫石膏；

5份铝氧熟料。

0.1份粉体聚羧酸减水剂和0.2份三聚氰胺减水剂

将上述原料按比例混合均匀得到2#。

该低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料的形状为粉末状，其比表面积为420㎡/kg。

进一步地，高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨至比表面积为430㎡/kg。

进一步地，水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成至为320㎡/kg。

进一步地，脱硫石膏的比表面积为350㎡/kg。

进一步地，钢渣粉为钢渣经过球磨机粉磨至为650㎡/kg，钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成，钢渣含有多种有用成分：金属铁2%～8%，氧化钙40%～60%，氧化镁3%～10%，氧化锰1%～8%。

进一步地，铝氧熟料母料为铝矾土矿经过煅烧后粉磨至为320㎡/kg。

实施例3

一种低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：

50份的高炉矿渣粉；

22份的水泥熟料；

15份的钢渣粉；

10份的脱硫石膏；

3份铝氧熟料。

0.1份粉体聚羧酸减水剂和0.3份萘系减水剂

将上述原料按比例混合均匀得到3#。

该低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料的形状为粉末状，其比表面积为420㎡/kg。

进一步地，高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨至比表面积为430㎡/kg。

进一步地，水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成至为320㎡/kg。

进一步地，脱硫石膏的比表面积为350㎡/kg。

进一步地，钢渣粉为钢渣经过球磨机粉磨至为650㎡/kg，钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成，钢渣含有多种有用成分：金属铁2%～8%，氧化钙40%～60%，氧化镁3%～10%，氧化锰1%～8%。

进一步地，铝氧熟料母料为铝矾土矿经过煅烧后粉磨至为320㎡/kg。

实施例4

一种低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料，包括以下重量份的原料：

50份的高炉矿渣粉；

15份的水泥熟料；

10份的钢渣粉；

20份的脱硫石膏；

5份铝氧熟料。

0.1份粉体聚羧酸减水剂和0.3份萘系减水剂

将上述原料按比例混合均匀得到4#。

该低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料的形状为粉末状，其比表面积为420㎡/kg。

进一步地，高炉矿渣粉为高炉矿渣通过球磨机粉磨至比表面积为430㎡/kg。

进一步地，水泥熟料为硅酸盐水泥工业中黏土或其他原料经粉磨混合后高温煅烧再粉磨成至为320㎡/kg。

进一步地，脱硫石膏的比表面积为350㎡/kg。

进一步地，钢渣粉为钢渣经过球磨机粉磨至为650㎡/kg。

进一步地，铝氧熟料母料为铝矾土矿经过煅烧后粉磨至为320㎡/kg。

对照组

选用P.C.32.5水泥。

按胶凝材料与矸石尾矿质量1:4的比例，加水搅拌混合至浓度为70%的充填料，在相同低温条件下，实施例1-5和对照组的流动性和抗压强度如下表：

综上所述，根据实施例1-4以及对照组对比分析可知，本发明提出的一种低温条件高流动性快凝充填胶凝材料相对于现有技术中的P.C.32.5水泥，采用实施例4中的技术方案时，在低温条件下，该低温条件高流动性快凝早强充填胶凝材料混合而成的充填料流动性保持性良好，能够快凝快硬，节省工时。

以上是对本发明的实施方式作出的详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。