Состав закладочной смеси

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - повышение прочности закладочной смеси, утилизация отходов гидрометаллургического производства, снижение загрязнения окружающей среды. Состав закладочной смеси, включающий цемент, молотый доменный гранулированный шлак, инертный заполнитель и воду, в качестве инертного заполнителя содержит аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанных водным раствором сульфата железа (III) Fe(OH)S0_4, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 4,0-6,8, молотый доменный гранулированный шлак 9,7-16,5, аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком 31,7-40,8, гидроксосульфат железа (III) 1,2-2,0, вода остальное. 2 табл.

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

Известен состав закладочной смеси, включающий цемент, отходы дробления известняка и хвосты обогащения в качестве инертного заполнителя крупностью - 2 мм, молотый доменный гранулированный шлак и воду (Д.М. Бронников и др. Закладочные работы в шахтах. М.: Недра, 1989, с.111). При этом прочность закладочной смеси в возрасте 180 дней составляет 1,5-2,16 МПа.

Недостатком известного состава является низкая прочность закладочной смеси.

В основу изобретения положена задача использования в закладочной смеси отходов гидрометаллургических производств и одновременно повышение ее прочности.

Это достигается тем, что известный состав закладочной смеси, включающей цемент, молотый доменный гранулированный шлак, инертный заполнитель и воду, согласно изобретению в качестве инертного заполнителя используют аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанные водным раствором гидроксосульфата железа (III) Fe(OH)S0₄, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цемент - 4,0-6,8 Молотый доменный гранулированный шлак - 9,7-16,5 Аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком - 31,7-40,8 Гидроксосульфат железа (III) - 1,2-2,0 Вода - Остальное Аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком (гипсосодержащий отход гидрометаллургических производств) образуют непрочные связи с вяжущим, поскольку они являются мелкодисперсным материалом и содержат 95,5% класса -0,074 мм, в том числе 4,3% класса -0,074÷+0,040 мм и 91,2% класса -0,040 мм. Замена этим материалом инертного заполнителя по прототипу приводит к снижению механической прочности закладочных смесей. Предупреждения этого снижения и повышения прочности смеси по сравнению с прототипом достигают предварительной обработкой аморфных осадков водным раствором гидроксосульфата железа (III) Fe(OH)S0₄, так как он обладает вяжущими свойствами (Г. М. Барвинок, М.М. Сычев, Н.Ю. Гермаш. Журнал прикладной химии, 12, 1985, с.2662-2665) и за счет этого повышает механическую прочность смесей.

Кроме того, использование аморфных осадков нейтрализации серной кислоты известняком для закладки горных выработок рудников горнодобывающих предприятий позволяет исключить накопление их на промплощадках предприятий, снизить загрязнение отходами окружающей среды и освободить земли, занимаемые ими.

Пример.

К аморфному осадку нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанному водным раствором гидроксосульфата железа (III), довавили нужные количества цемента марки М400 и гранулированного доменного шлака, измельченного в шаровой мельнице до крупности 80% класса - 0,074 мм, окончательную смесь перемешали до однородной консистенции. Из полученной смеси приготовили образцы размером 70х70х70 мм. Образцы после отвердения выдержали под слоем влажных опилок в течение 90 суток, после чего определили механическую прочность с использованием гидравлического пресса. Аналогично готовили и испытывали различные составы закладочных смесей. В табл.1 приведен химический состав исходных компонентов смесей, а в табл.2 - исходный валовый состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей. Из табл.2 следует, что поставленная задача увеличения механической прочности закладочных смесей по прототипу(2,16 МПа) достигается при полной замене в составе смесей отходов дробления известника и хвостов обогащения (прототип) аморфным осадком нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанного водным раствором гидроксосульфата железа (III) при условиях: 1. Количество водного раствора гидроксосульфата железа (III), подаваемого на отработку аморфных осадков, не менее 1,2 мас.% (в пересчете на сухой вес FeOHS0₄).

2. Введение в состав закладочных смесей цемента и доменного шлака при их расходе не ниже - 4,0 мас.% и 9,7 мас.% соответственно.

Увеличение добавки водного раствора гидроксосульфата железа (III) выше 1,2 мас. % приводит к увеличению механической прочности закладочных смесей (табл.2), но экономически нецелесообразно выше уровня 2,0 мас.%.

Увеличение расхода цемента выше 4,0 мас.% и доменного шлака выше 9,7 мас. % при сохранении оптимального соотношения между ними (1:2-3) приводит к увеличению механической прочности закладочных смесей (табл.2), но экономически нецелесообразно выше 6,8 мас.% цемента и 16,5 мас.% доменного шлака.

Граничным содержанием вяжущих, выше которых механическая прочность по прототипу (4,0% цемента; 9,7% шлака), соответствует содержание аморфного гипсового осадка 40,5 мас.% (табл.2). При увеличении доли вяжущих в составе закладочных смесей доля аморфных гипсовых осадков в них снижается и для экономически целесообразных составов не должна быть ниже 31,7 мас.%.

Формула изобретения

Состав закладочной смеси, включающий цемент, молотый доменный гранулированный шлак, инертный заполнитель и воду, отличающийся тем, что в качестве инертного заполнителя используют аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанные водным раствором гидроксосульфата железа (III) Fe(OH)SO₄, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Цемент - 4,0-6,8
Молотый доменный гранулированный шлак - 9,7-16,5
Аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком - 31,7-40,8
Гидроксосульфат железа (III) - 1,2-2,0
Вода - Остальноес

РИСУНКИ

Рисунок 1