本发明属于矿区充填的技术领域，具体涉及一种利用选矿尾砂的充填材料及其充填工艺。
背景技术：
选矿尾砂的安全处置和循环利用是建设绿色矿山的必然要求。经济、高效、安全、环保处置尾砂是有色金属矿山行业当前亟待解决的重大技术难题。
在矿山建设当中，充填法的技术日趋成熟，主要的充填方法有水砂充填、废石充填、混凝土充填、山砂胶结充填、膏体充填等，利用胶结充填技术已成为充填采矿法的重要组成部分，目前胶结充填材料主要存在问题是充填过程中，充填材料和充填输送工艺为两大问题，一是可能存在充填材料的输送浓度较低，充填能力仅为60m3/h左右，充填材料的泌水率达2~3%，二是充填输送过程中，可能存在输送效率较低，输送难度较高，利用的设备成本较高，比较难以实现等问题。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种利用选矿尾砂的充填材料及其充填工艺，针对选矿尾砂的高效利用问题，以及提高充填工艺的稳定性问题，提出一种高性能的充填材料及其充填工艺。
本发明的技术内容如下：
本发明提供一种利用选矿尾砂的充填材料，所述充填材料包括两层材料，一层为粗粒级尾砂，另一层为细粒级尾砂混料层，所述细粒级尾砂混料层的组分包括细粒级尾砂、骨料混合物以及水泥外加剂；
所述细粒级尾砂占40~50%，骨料混合物占20~30%，水泥外加剂占25~40%；
所述骨料混合物包括矿渣、石膏以及膨润土，且粒径大小为100~200目；
所述石膏包括脱硫石膏，柠檬酸石膏以及天然二水石膏的一种；
所述水泥外加剂包括硫酸盐、碱性激发剂、聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维、玻璃纤维以及水，在水泥外加剂中，硫酸盐占20~30%，碱性激发剂占40~50%，聚羧酸减水剂占3~5%，聚丙烯纤维占10~15%，玻璃纤维占10~15%，水补足至100%；
所述硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾的一种，所述碱性激发剂包括氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠以及硅酸钠的混合物，混合比例为（1~2）：（2~3）：（4~6）：（4~6）。
本发明还提供了一种利用选矿尾砂的充填材料的充填工艺，所述充填工艺包括如下操作：
1）选矿尾砂预处理：将选矿尾砂进行分级处理，获得粗粒级和细粒级的尾砂，所述细粒级尾砂进一步打磨成比表面积为600~1000m2/kg；
2)骨料混合物处理：将骨料混合物于水中打磨成100~200目的细粒级粉末；
3）一区混料处理：将细粒级尾砂和骨料混合物混合，充分搅拌混匀，充分搅拌得到一区混料；
4）一区混料脱水：将一区混料进行脱水处理，获得浓度为65~70%的一区混料；
5）二区混料处理：在得到的一区混料中加入水泥外加剂，充分混合搅拌得到二区混料；
6）混料高浓处理：将二区混料进行充分搅拌，进行脱水处理，获得浓度为70~75%的充填料浆；
7）输送与充填：分别输送粗粒级尾砂以及得到的充填料浆，即以一层粗粒级尾砂、一层充填料浆的方式填充采空区；
所述步骤6）还包括将充填料浆的ph调整至7~10；
所述步骤7）的每层充填料浆的充填厚度为粗粒级尾砂充填厚度的2~3倍。
本发明的有益效果如下：
本发明的利用选矿尾砂的充填材料以及充填工艺，通过调控水泥外加剂中各组分的激发剂比例，提高充填材料的流动性以及稳定性，降低充填材料的泌水率，提高充填浓度；使得在充填工艺过程中，实现充填材料间紧密结合，实现充填工艺过程中的高浓度输送以及高效输送，所采用的的充填工艺过程简便易行且可控，且输送以及充填的成本较低，相比现有技术，有利于提高充填能力，实现选矿尾砂的高效利用，其利用率高达90%。
附图说明
图1为本发明的充填工艺流程图。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例以及附图说明对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例1
一种利用选矿尾砂的充填材料，所述充填材料包括两层材料：
一层为粗粒级尾砂；
另一层为细粒级尾砂混料层：将细粒级尾砂与骨料混合物混合搅拌，获得浓度为65~70%的混料，之后在混料中加入水泥外加剂，混合，进一步进行脱水处理，获得浓度为70~75%的充填材料；
所述细粒级尾砂占40~50%，骨料混合物占20~30%，水泥外加剂占25~40%；
所述骨料混合物包括矿渣、石膏以及膨润土，且粒径大小为100~200目；
所述石膏包括脱硫石膏，柠檬酸石膏以及天然二水石膏的一种；
所述水泥外加剂包括硫酸盐、碱性激发剂、聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维、玻璃纤维以及水，在水泥外加剂中，硫酸盐占20~30%，碱性激发剂占40~50%，聚羧酸减水剂占3~5%，聚丙烯纤维占10~15%，玻璃纤维占10~15%，水补足至100%；
所述硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾的一种，所述碱性激发剂包括氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠以及硅酸钠的混合物，混合比例为（1~2）:（2~3）:（4~6）:（4~6）。
实施例2
细粒级尾砂混料层的制备：
1）取经过预处理的40%细粒级尾砂，比表面积为600~1000m2/kg；
2）30%骨料混合物：其中，50%矿渣、20%脱硫石膏以及30%膨润土，打磨至粒径为100~200目；
3）30%水泥外加剂：其中，20%硫酸钠、50%碱性激发剂（氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠以及硅酸钠1:2:4:6）、5%聚羧酸减水剂、105聚丙烯纤维、13%玻璃纤维以及2%水；
先将细粒级尾砂与骨料混合物混合，获得浓度为69%的混料，之后在混料中加入水泥外加剂，混合，进一步进行脱水处理，获得浓度为73%的充填材料。
实施例3
细粒级尾砂混料层的制备：
1）取经过预处理的50%细粒级尾砂，比表面积为600~1000m2/kg；
2）25%骨料混合物：其中，40%矿渣、25%柠檬酸石膏以及35%膨润土，打磨至粒径为100~200目；
3）25%水泥外加剂：其中，30%硫酸钠、40%碱性激发剂（氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠以及硅酸钠2:2:6:4）、3%聚羧酸减水剂、15%聚丙烯纤维、10%玻璃纤维以及3%水；
先将细粒级尾砂与骨料混合物混合，获得浓度为70%的混料，之后在混料中加入水泥外加剂，混合，进一步进行脱水处理，获得浓度为74%的充填材料。
实施例4
细粒级尾砂混料层的制备：
1）取经过预处理的40%细粒级尾砂，比表面积为600~1000m2/kg；
2）20%骨料混合物：其中，45%矿渣、25%天然二水石膏以及30%膨润土，打磨至粒径为100~200目；
3）40%水泥外加剂：其中，25%硫酸钠、43%碱性激发剂（氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠以及硅酸钠1:3:5:5）、4%聚羧酸减水剂、11%聚丙烯纤维、15%玻璃纤维以及2%水；
先将细粒级尾砂与骨料混合物混合，获得浓度为66%的混料，之后在混料中加入水泥外加剂，混合，进一步进行脱水处理，获得浓度为75%的充填材料。
实施例5
一种利用选矿尾砂的充填材料的充填工艺：
1）选矿尾砂预处理：选取广东省韶关市的凡口矿的选矿尾砂，将选矿尾砂经过水力旋流器进行分级处理，获得粗粒级和细粒级的尾砂，将粗粒级尾砂和细粒级尾砂分别置于储存罐，所述细粒级尾砂进一步打磨成比表面积为600~1000m2/kg；
2）骨料混合物处理：将包括矿渣、石膏以及膨润土的混合物于水中进一步打磨成100~200目的细粒级粉末，置于储存罐；
3）一区混料处理：将细粒级尾砂以及骨料混合物分别泵送至高效浓密机，即将细粒级尾砂和骨料混合物混合，充分搅拌混匀，充分搅拌得到一区混料；
4）一区混料脱水：将一区混料进行高浓度脱水处理，获得浓度为65~70%的一区混料；
5）二区混料处理：将脱水处理后的一区混料加入水泥外加剂，充分混合搅拌得到二区混料；
6）混料高浓处理：将二区混料进行充分搅拌，用酸碱试剂（naoh溶液）调整料浆的ph至7~10，脱水处理，获得浓度为70~75%的充填料浆；
7）输送与充填：分别输送粗粒级尾砂以及得到的充填料浆，充填至采空区，先铺一层粗粒级尾砂，在粗粒级尾砂上充填一层充填料浆，使得充填料浆渗入粗粒级尾砂中，每层充填料浆的充填厚度为粗粒级尾砂充填厚度的2~~3倍，即以一层粗粒级尾砂、一层充填料浆的方式填充采空区，实现选矿尾砂的高效以及充分利用。
将实施例5的细粒级尾砂混料分别采用实施例2~4的组分以及配比，即获得3组不同的充填材料，检测得3组充填材料充填之后，泌水率在0.4~0.5%，充填能力达80~83m3/h。
1.一种利用选矿尾砂的充填材料，其特征在于，所述充填材料包括两层材料，一层为粗粒级尾砂，另一层为细粒级尾砂混料层，所述细粒级尾砂混料层的组分包括细粒级尾砂、骨料混合物以及水泥外加剂。
2.由权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述骨料混合物包括矿渣、石膏以及膨润土，且粒径大小为100~200目。
3.由权利要求2所述的充填材料，其特征在于，所述石膏包括脱硫石膏，柠檬酸石膏以及天然二水石膏的一种。
4.由权利要求1所述的充填材料，其特征在于，所述水泥外加剂包括硫酸盐、碱性激发剂、聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维、玻璃纤维以及水。
5.由权利要求4所述的充填材料，其特征在于，所述硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾的一种，所述碱性激发剂包括氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠以及硅酸钠的混合物，混合比例为（1~2）：（2~3）：（4~6）：（4~6）。
6.一种利用选矿尾砂的充填材料的充填工艺，其特征在于，所述充填工艺包括如下操作：
1）选矿尾砂预处理：将选矿尾砂进行分级处理，获得粗粒级和细粒级的尾砂，所述细粒级尾砂进一步打磨成比表面积为600~1000m2/kg；
2)骨料混合物处理：将骨料混合物于水中打磨成100~200目的细粒级粉末；
3）一区混料处理：将细粒级尾砂和骨料混合物混合，充分搅拌混匀，充分搅拌得到一区混料；
4）一区混料脱水：将一区混料进行脱水处理，获得浓度为65~70%的一区混料；
5）二区混料处理：在得到的一区混料中加入水泥外加剂，充分混合搅拌得到二区混料；
6）混料高浓处理：将二区混料进行充分搅拌，进行脱水处理，获得浓度为70~75%的充填料浆；
7）输送与充填：分别输送粗粒级尾砂以及得到的充填料浆，即以一层粗粒级尾砂、一层充填料浆的方式填充采空区。
7.由权利要求6所述的充填材料的充填工艺，其特征在于，所述步骤6）还包括将充填料浆的ph调整至7~10。
8.由权利要求6所述的充填材料的充填工艺，其特征在于，所述步骤7）的每层充填料浆的充填厚度为粗粒级尾砂充填厚度的2~3倍。
技术总结