本發(fā)明屬于膠結(jié)充填采礦領(lǐng)域，具體涉及一種應用于大倍線管輸?shù)拇止橇狭椎V膠結(jié)充填材料。
背景技術(shù)：
磷尾礦是中低品位膠磷礦經(jīng)重介質(zhì)選礦后產(chǎn)生大粒徑尾礦，4.75～19.0mm含量約占其88％。數(shù)量巨大的粗磷尾礦長期堆放地表不僅危害環(huán)境，還造成土地和磷礦資源的浪費。利用磷尾礦進行充填不僅消耗大量尾礦，也提高采礦活動的安全性，因此被廣泛的應用。但現(xiàn)今湖北宜昌地區(qū)磷礦磷尾礦膠結(jié)充填開采過程中遇到了兩大難題：其一，充填料漿平均泵送距離約2.5～7.0km，充填倍線大于8，要求料漿有良好的流動性和穩(wěn)定性；其二，充填體強度要求高，需達到1.5～7.0mpa。為使磷尾礦膠結(jié)充填法在湖北磷礦中廣泛應用，需對以磷尾礦為骨料的膠結(jié)充填材料進行研究。
在膠結(jié)充填材料在膠結(jié)充填采礦技術(shù)中起到關(guān)鍵作用，目前，廣泛應用的膠結(jié)充填材料有水泥、粉煤灰、尾礦、細砂、高爐渣、廢石、赤泥等，而在磷礦膠結(jié)充填中應用的材料主要為水泥、粉煤灰、磷渣、磷石膏、高爐渣等，但以重介質(zhì)選礦產(chǎn)生的尾礦作為充填材料尚不多見。磷礦重介質(zhì)選礦主要是利用磷塊巖與脈石之間存在的密度差而實現(xiàn)磷精礦回收的一種選礦工藝，與浮選法、化學法、磁電法等選礦方法相比具有成本低、工藝簡單以及環(huán)保等特點，而為了提高磷精礦回收率，一般將原礦粒度控制在0.5～15mm，因此所得尾礦的粒度也較大，將其直接制成膠結(jié)充填材料無法直接應用于大倍線管道泵送。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種應用于大倍線管輸?shù)拇止橇狭椎V膠結(jié)充填材料，使其料漿的流動性和穩(wěn)定性滿足長距離輸送2.5～7.0km的要求，使其抗壓強度在1.5～7.0mpa之間，從而解決上述問題。
一種應用于大倍線管輸?shù)拇止橇狭椎V膠結(jié)充填材料，其原材料包括骨料、水泥、粉煤灰、減水劑和水；骨料:水泥:粉煤灰:減水劑:水的質(zhì)量比含量為(60～76)％:(2.5～8.6)％:(4.8～13)％:(0～0.26)％：(14％～25％)。
所述骨料包括粗骨料和細骨料，粗骨料為二次破碎磷尾礦。
所述磷尾礦是中低品位膠磷礦經(jīng)重介質(zhì)選礦后產(chǎn)生大粒徑尾礦，4.75～19.00mm含量占其88％。
所述二次破碎磷尾礦是將上述磷尾礦通過沖擊式破碎將其粒徑破碎至5.0mm以下，破碎后0.30mm以下含量占15％以下，20μm以下含量至少占5％以下，級配指數(shù)在0.45～0.60之間。
所述細骨料為以下任意一種或幾種的混合物：重選尾泥、浮選尾砂、磷石膏等20μm以下超細顆粒含量在50％以上的細粉集料。
所述細骨料的添加量不固定，視二次破碎磷尾礦與粉煤灰中20μm以下超細顆粒的累計含量而定，保證該充填材料干料中20μm以下超細顆粒的累計含量在15％～18％即可。
所述水泥可為325或425普通硅酸鹽水泥、325或425復合硅酸鹽水泥中任意一種。
所述粉煤灰為從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，其活性成分主要為玻璃體的sio2和al2o3。粉煤灰品質(zhì)在ⅲ級及以上即可。
所述減水劑為萘系固態(tài)粉末狀或液態(tài)減水劑、聚羧酸固態(tài)粉末狀或液態(tài)減水劑中任意的一種。
按本發(fā)明中的配比制備磷礦膠結(jié)充填材料可全部消耗的采礦及重介質(zhì)選礦產(chǎn)生的磷尾礦與尾泥，避免了磷尾礦與尾泥堆放帶來的征地費用。
粉煤灰在膠結(jié)充填材料中具有充填效應、形態(tài)效應和火山灰效應。充填效應可以改善骨料級配水平，有助于充填材料強度的提高。形態(tài)效應可以降低充填料漿流動性對水的依賴，進而也提高了料漿的穩(wěn)定性，有利于長距離泵送?；鹕交倚狗勖夯页蔀檩o助膠凝材料，可以部分替代水泥，降低原材料成本。
尾泥同樣具有充填效應和形態(tài)效應，可以部分替代粉煤灰。同時在膠結(jié)充填材料中添加尾泥可以解決其外排而帶來的安全環(huán)保問題。
按本發(fā)明中的配比制備磷礦膠結(jié)充填材料，其28天單軸抗壓強度強度在1.0～13.0mpa之間，滿足發(fā)明目的。
按本發(fā)明中的配比制備磷礦膠結(jié)充填材料，其料漿的坍落度在22～29cm，稠度大于8.0cm，其流動性滿足磷礦大倍線管道泵送膠結(jié)充填要求。
按本發(fā)明中的配比制備磷礦膠結(jié)充填材料，其料漿的分層度在0～2.0cm，靜置泌水率小于3％，其穩(wěn)定性滿足磷礦大倍線管道泵送膠結(jié)充填要求。
本發(fā)明的磷礦膠結(jié)充填材料配比及制備方法有以下優(yōu)點：
(1)可為礦床開采的整體安全提供保障，可以控制地壓活動，緩解巖爆威脅；可以有效阻止巖層移動，保護地表建筑和當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境；
(2)下礦產(chǎn)資源可以回收利用，充填采礦法可實現(xiàn)低貧損開采、提高資源綜合利用率功能和“采富保貧”遠景資源保護功能，從而最大限度地回收地下礦石資源。與崩落法相比，充填采礦法可降低礦石損失及貧化10～15％以上，與空場法相比，充填采礦法可降低礦石損失20～30％；
(3)延長礦井服務(wù)年限，礦石回收率的提高，延長礦山服務(wù)年限，從而提高整體礦床開采的總經(jīng)濟效益；
(4)保護自然環(huán)境，實現(xiàn)綠色礦區(qū)建設(shè)，減少甚至避免了尾礦的地面排堆，避免了礦區(qū)空氣及水體污染，提升礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，同時節(jié)省了大量尾礦庫維護費用；
(5)響應了國家、行業(yè)的提高資源綜合利用率的政策，根據(jù)財政部國家稅務(wù)總局頒布的財稅〔2016〕53號文件，對符合條件的采用充填開采方式采出的礦產(chǎn)資源，資源稅減征50％；
(6)減少工農(nóng)矛盾，避免了因地表建設(shè)尾礦庫，堆積尾礦破壞環(huán)境引起的工農(nóng)矛盾和大量尾礦庫維護投資；
(7)安全、環(huán)保，綠色開采，保護生態(tài)環(huán)境，有利于建設(shè)和諧礦區(qū)。
具體實施方式
實施例1：
一種應用于大倍線管輸?shù)拇止橇狭椎V膠結(jié)充填材料，原材料為二次破碎磷尾礦、尾泥、水泥、粉煤灰和減水劑，其中，二次破碎磷尾礦為-5mm沖擊破細尾礦，尾泥是磷礦在重介質(zhì)選礦過程中洗礦產(chǎn)生的粒徑1mm以下的泥質(zhì)礦物顆粒，本次使用的尾泥20μm以下累計含量在70％～75％之間，為細粉顆粒。水泥為三峽牌普通硅酸鹽水泥(p.o.42.5)，粉煤灰為某化工廠提供的ⅲ級粉煤灰，減水劑為萘系粉末狀減水劑。
試驗配比方案如下：基準配比為水泥:粉煤灰:尾泥:尾礦:泵送＝100kg·m-3:200kg·m-3:100kg·m-3:1500kg·m-3:1kg·m-3，在此基礎(chǔ)上，水泥量每方分別增加20kg、30kg、40kg和50kg，料漿濃度均為82％，試樣編號為1～4。料漿流動性、穩(wěn)定性和充填體抗壓強度測試結(jié)果如表1所示。
表1
實施例2：
一種應用于大倍線管輸?shù)拇止橇狭椎V膠結(jié)充填材料，原材料為二次破碎磷尾礦、浮選尾砂、水泥、粉煤灰和減水劑，其中，粗骨料為二次破碎磷尾礦，細骨料為浮選尾砂。二次破碎磷尾礦為-3m沖擊破細尾礦，水泥為三峽牌普通硅酸鹽水泥(p.o.42.5)，浮選尾砂為宜昌某選礦廠利用浮選工藝對原礦石進行選礦產(chǎn)生的尾砂，本次使用的浮選尾砂20μm以下累計含量約為92％。粉煤灰為宜昌某化工廠鍋爐產(chǎn)生的ⅲ級粉煤灰，減水劑為萘系液體減水劑。配比方案見表2。各項性能的測試結(jié)果見表3。
表2
注：“膠砂比”為(水泥+粉煤灰)與骨料的質(zhì)量之比。“水泥：粉煤灰”為水泥與粉煤灰的質(zhì)量之比?！岸纹扑榱孜驳V：浮選尾砂”為全部二次破碎磷尾礦與浮選尾砂的質(zhì)量之比。
表3
實施例3：
一種應用于大倍線管輸?shù)拇止橇狭椎V膠結(jié)充填材料，原材料為二次破碎磷尾礦、磷石膏、水泥、粉煤灰和減水劑，其中，粗骨料為二次破碎磷尾礦，細骨料為浮選尾砂。二次破碎磷尾礦為-3m沖擊破細尾礦，水泥為三峽牌普通硅酸鹽水泥(p.o.42.5)，磷石膏為宜昌某化工公司生產(chǎn)磷酸產(chǎn)生的副產(chǎn)品，本次使用的磷石膏20μm以下累計含量約為76％。粉煤灰為宜昌某化工廠鍋爐產(chǎn)生的ⅲ級粉煤灰，減水劑為聚羧酸固態(tài)粉末減水劑。配比方案見表4。各項性能的測試結(jié)果見表5。
表4
注：“膠砂比”為(水泥+粉煤灰)與骨料的質(zhì)量之比?！八啵悍勖夯摇睘樗嗯c粉煤灰的質(zhì)量之比?！岸纹扑榱孜驳V：磷石膏”為全部二次破碎磷尾礦與浮選尾砂的質(zhì)量之比。
表5