一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体及制备方法

李地元, 李夕兵, 赵国彦, 孙智慧, 张小瑞

2014年8月6日

2014年5月12日

2014年5月12日

中南大学

C04B28/14GK103964804SQ201410197717

泵送 低泌 水率 黄磷 石膏

1.一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体，所述充填膏体由磷石膏、黄磷渣、水组成，黄磷洛与磷石骨干料的质量比为ln,n的取值范围为2-8,充填骨体的质量百分浓度为63%~68%，所述磷石膏为化工厂用磷矿石(Ca(PO4)3F)与硫酸作用湿法生产磷酸时的副产品，其主要化学成分是CaSO4.2Η20，通常附着水；所述黄磷渣是工业生产黄磷的主要废渣，其主要组成为CaSi032.如权利要求1所述的一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体的制备方法，包括下述步骤 第一步测量工业废渣磷石膏的自然含水率w 取单位质量A的磷石膏于55~60°C烘干箱烘烤至少36h后，精确称量烘烤后磷石膏干料的质量B，按式w = (A-B)/A计算得到磷石膏的自然含水率w ;所述磷石膏通常含有自由水；由于磷石膏的主要成分是CaS04.2Η20，烘干温度过高会导致其失去结晶水，从而导致其测得的磷石膏含水率失真，因此烘干箱温度要严格的控制在55~60°C之间，烘烤时间在36h以上； 第二步精确称量各组分 按设计的黄磷渣与磷石膏干料的质量比，分别称量黄磷渣与磷石膏，其中，设黄磷渣质量为Hl1,则所需磷石膏的质量 3.根据权利要求2所述的一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体的制备方法，其特征在于制备的磷石膏与黄磷渣充填膏体质量百分浓度为63% -68%，塌落度在`20-27cm之间，满足膏体充填料浆管道输送要求4.根据权利要求3所述的一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体的制备方法，其特征在于制备的磷石膏与黄磷渣充填膏体泌水率在2.0% -3.5%，28d强度在`1.0-3.0MPa 之间

[0001] 本发明属于采矿工程领域，涉及一种利用工业双废磷石膏和黄磷渣制备膏体充填材料的方法技术背景[0002]利用工业废渣磷石膏进行胶结充填采矿是近年来我国磷矿资源开采的一大重要创举，取得了显著的经济效益，并减少了采空区的地压危害，控制了矿区地表变形等环境破坏如贵州开磷(集团)有限责任公司通过和中南大学联合攻关，进行磷石膏胶结充填采矿的研究，采用充填材料质量比为水泥粉煤灰磷石膏=116~8进行混合，并加入上述三种物料总质量的1.3~2.5%的添加剂硫酸钠，再用水调成质量浓度57%~63%的充填料浆进行胶结充填，申请有国家发明专利磷石膏充填于井下采空区形成固化充填体的方法(专利号200610031428.8)贵州开磷(集团)有限责任公司在实际生产中采用水泥粉煤灰磷石膏=114~1110制备质量浓度为57%~63%的磷石膏胶结充填料浆，有国家发明专利磷石膏胶结嗣后充填采矿法及其制浆工艺(专利号200710077624.3)铜陵化学工业集团有限公司采用重量比为水泥水淬铁(钢)渣磷石膏石灰=0.8~1.21.2~0.810~140.4~0.8，再配入水混合搅拌成重量浓度为55%~65%的充填料浆，将充填料浆输送至矿山采空区，经固化形成高强度的充填体，有国家发明专利磷石膏用于矿山采空区胶结充填的方法(专利号200710193247.X)[0003]上述磷石膏胶结充填采矿法由于质量输送浓度较低(57%~63% )，充填料浆进入采场或采空区后，多余的水分必须及时排出，从而增加了井下排水负担，而且充填体固结时间延长，充填体早期强度较低，影响充填效果和回采速度而且，由于磷石膏废料在堆积过程中会自然吸水，其含水率一般在10%~20%之间，而现有的磷石膏胶结充填所添加的磷石膏骨料并没有考虑磷石膏自然含水率，从而导致其实际输送质量浓度一般均小于60%，进一步增大了井下排水量及排水费用另外，上述磷石膏胶结充填法都使用了水泥作为胶凝剂，增加了充填成本，而磷资源矿山在工业生产黄磷时产生的另一种工业废渣黄磷渣没有得到充分利用，已有试验研究表明，黄磷渣具有一定的胶凝活性，通过加入碱性激发剂可有效替代水泥作为磷石膏充填的胶凝材料

一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体及制备方法，是利用工业废渣磷石膏作为充填骨料，添加一定比例黄磷渣作为胶凝材料，在测定磷石膏的自然含水率的基础上，按目标浓度计算所需加水量，搅拌制备而成。所述充填膏体浓度控制精确、泌水率较低、流动性较好、具有一定的早期强度和较好的中长期强度，用于磷矿地下采空区的膏体充填，减少磷石膏井下胶结充填的料浆泌水率，降低井下排水和充填的成本，减少对矿区水环境的污染。采用本发明，可使工业废渣磷石膏和黄磷渣得到充分有效利用，满足磷资源开采矿山的充填作业要求，扩大矿山产能，增加经济效益，减少工业废渣的地表堆积，减少土地占用率，可有效降低充填废水对环境的二次污染。

一种低泌水率可泵送磷石膏与黄磷渣充填膏体及制备方法