Состав закладочной смеси

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - повышение прочности благодаря стимулированию твердения бетонных смесей при сохранении растекаемости закладочной смеси и расширение утилизации отходов производства. Состав закладочной смеси, содержащий цемент, поверхностно-активную добавку, заполнитель и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аморфные осадки очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция, а в качестве поверхностно-активной добавки используют бактериальную добавку, содержащую продукты окисления водных растворов сульфата железа (II) и/или пульпы соединений, содержащих железо и серу, в присутствии микроорганизмов Tiobacillus ferrooxidans при следующем соотношении компонентов, вес.%: цемент 4-10,5, бактериальная добавка 0,55-10,2, аморфные осадки очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция 10,0-60,0, заполнитель 12,5-72,0, вода остальное, при этом количество бактериальной добавки определяют зависимостью у=0,63/Х, где у - отношение бактериальной добавки к аморфным осадкам очистки промышленных сточных вод; Х - количество цемента в пределах 4 - 10,5, вес.%. 1 табл.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известен состав закладочной смеси, содержащий в вес. %: цемента 9,5-11,4, поверхностно-активную добавку, в качестве которой используют содосульфатный отход производства - 0,57-0,91, заполнителя 71,4-73,0, воды - остальное (Авторское свидетельство СССР 935634, кл. Е 21 F 15/00, 1982). Прочность образцов смеси на сжатие составляет 3,5-4,2 МПа/см² в возрасте 1 мес при растекаемости 140-160 мм.

Недостатком известного способа является малая механическая прочность и ограниченная утилизация отходив производства.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности и одновременно расширение утилизация отходов производства с сохранением растекаемости закладочной смеси.

Для решения поставленной задачи в известный состав закладочной смеси, содержащий цемент, пoвеpxнocтнo-активную добавку, заполнитель и воду, согласно изобретению дополнительно вводят аморфные осадки очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция, а в качестве поверхностно-активной добавки используют бактериальную добавку, содержащую продукты окисления водных растворов сульфата железа (II) и/или пульпы соединений, содержащих железо и серу, в присутствии микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans при следующем соотношении компонентов, вес. %: Цемент - 4-10,5 Бактериальная добавка - 0,55-10,2 Аморфные осадки очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция - 10,0-60,0 Заполнитель - 12,5-72,0 Вода - Остальное при этом количество бактериальной добавки определяют зависимостью y = 0,63/X где y - отношение бактериальной добавки к аморфным осадкам очистки промышленных сточных вод; X - количество цемента в пределах oт 1 до 10,5, вес.%.

Частицы аморфных осадков очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция CaSO₄•2H₂O не имеют монолитных поверхностей, вступают в менее прочные связи с вяжущим, и это приводит к повышению растекаемости закладочной смеси и одновременно к снижению механической прочности. Введение в смесь бактериальной добавки упрочивает упомянутые связи и позволяет увеличивать долю аморфных осадков в смесях при одновременном увеличении их механической прочности.

Содержащиеся в бактериальной добавке клетки микроорганизмов Tiobacillus ferrooxulans, продуты их жизнедеятельности и распада (белки, липиды и др.), а также комплексные соединения железа (III) с органическими лигандами стимулируют протекание процессов, лежащих в основе твердения бетонных смесей.

Приведенная эмпирическая зависимость позволяет при постоянных содержащих цемента и гипса в закладочной смеси вычислять содержание бактериальной добавки во всем диапазоне от 0,55 до 10,2, вес. %, при этом показатели по растекаемости и прочности закладочной смеси достигают 150-160 мм и 5,6-6,3 МПа/см².

Техническим результатом от применения смеси является стимулирование процессов, лежащих в основе твердения бетонных смесей, при сохранении растекаемости закладочной смеси и, таким образом, повышение прочности н расширение утилизации отходов производства.

Пример (по прототипу). В качестве исходных материалов используют цемент марки 400, содосульфатный отход производства, известняковый заполнитель фракции 10 мм, водопроводную воду.

Закладочные смеси готовят путем перемешивания сухих компонентов в течение 5 минут. Содосульфатный отход предварительно растворяют в воде и добавляют к сухим композициям. Компоненты состава смеси вводят в количествах (вес. %): цемент - 10,5, содосульфатный отход - 0,72; известковый заполнитель - 72,0; вода 16,78. Готовую смесь заливают в формы и испытывают механическую прочность затвердевших бетонных образцов по методике согласно ГОСТ 10180-90 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам". Растекаемость полученной смеси контролируют с помощью прибора Суттарда.

Получены следующие результаты: растекаемость - 150-160 мм, механическая прочность - 42 MПa/см² (таблица).

Пример 2 (по изобретению). В качестве исходных материалов используют цемент марки 400, аморфные осадки известковой очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция, бактериальную добавку, известковый заполнитель и водопроводную воду.

Бактериальная добавка в экспериментах 1-3 введена в смесь в виде продуктов окисления водных растворов сульфата железа (II), в экспериментах 4-6 - в виде смеси этою раствора и пульпы соединений, содержащих железо и серу, в экспериментах 7-12 - в виде пульпы соединений, содержащих железо и серу, в присутствии микроорганизмов Tiobacillus ferrooxidans.

Расход компонентов в смеси приведен в таблице.

Закладочную смесь готовят и испытывают так же, как в примере 1.

Согласно результатам приведенных экспериментов при растекаемости 150-160 мм прочность смеси увеличивается на 0,8-2,1 МПа/см². При этом содержание продуктов окисления водного раствора железа (II) и пульпы соединений, содержащих железо и серу, в присутствии микроорганизмов Tiobacillus ferrooxidans вместе или отдельно существенно не влияют на качество закладочной смеси.

Формула изобретения

Состав закладочной смеси, содержащий цемент, поверхностно-активную добавку, заполнитель и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аморфные осадки очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция, а в качестве поверхностно-активной добавки используют бактериальную добавку, содержащую продукты окисления водных растворов сульфата железа (II) и/или пульпы соединений, содержащих железо и серу, в присутствии микроорганизмов Tiobacillus ferrooxidans при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Цемент - 4 - 10,5
Бактериальная добавка - 0,55 - 10,2
Аморфные осадки очистки промышленных сточных вод на основе сульфата кальция - 10,0 - 60,0
Заполнитель - 12,5 - 72,0
Вода - Остальное
при этом количество бактериальной добавки определяют зависимостью
y = 0,63/X,
где у - отношение бактериальной добавки к аморфным осадкам очистки промышленных сточных вод;
Х - количество цемента в пределах 4 - 10,5, вес. %.

РИСУНКИ

Рисунок 1