Закладочная смесь
Владельцы патента RU 2386035:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) (RU)
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - достижение необходимой прочности закладки при минимальном содержании вяжущего. Закладочная смесь содержит, мас.%: галитовые отходы переработки калийных руд 96,5-98,3, вяжущее - магнезиальный цемент 1-2, лигносульфонат 0,7-1,5%. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
Известен состав закладочной смеси для калийных рудников, содержащий отходы обогащения калийных руд, негашеную известь, бишофит и воду [1]. Недостатками указанной смеси являются низкая подвижность, низкие прочностные характеристики и содержание дорогостоящих вяжущих компонентов.
Наиболее близким к данному изобретению является состав закладочной смеси, содержащий 30-90 мас.% глинисто-солевых отходов переработки калийных руд и 10-70 мас.% золы-уноса [2]. Недостатком указанной закладочной смеси является повышенный расход вяжущего компонента и связанные с этим затраты.
Технический результат - достижение необходимой прочности закладки при минимальном содержании дополнительных компонентов.
Технический результат достигается составом закладочной смеси, включающим галитовые отходы переработки калийных руд, магнезиальное вяжущее и химическую добавку лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Галитовые отходы - 96,5-98,3
Магнезиальный цемент - 1-2
Лигносульфонат - 0,7-1,5
Галитовые отходы представляют собой твердые продукты флотационного или химического обогащения калийных руд. Их состав зависит от состава руды, способа ее переработки, применяемого оборудования и др. Галитовые отходы содержат в основном: NaCl - 95%, KCl - 2%, CaSO4 - 2%, нерастворимый остаток - 1,7%, MgCl2 - 0,1%, влагу - 10-12%.
В качестве магнезиального вяжущего могут использоваться: магнезиальный цемент, каустический магнезит, отходы производств, содержащие окись магния. Эксперименты показали, что прочность массива повышается с увеличением содержания магнезиального вяжущего, которое является самым дорогостоящим компонентом смеси. Заявляемый состав содержит минимальное количество вяжущего, что является экономически выгодным.
Лигносульфонат - это анионные ПАВ, являющиеся отходом целлюлозо-бумажной промышленности. Оптимальное содержание лигносульфоната проверялось экспериментально и составляет 0,7-1,5 мас.%. Это содержание позволяет максимально повысить прочность закладочной смеси (см. чертеж).
При смешивании галитовых отходов с магнезиальным вяжущим и затворением смеси насыщенным раствором солей галитовых отходов с растворенным в нем лигносульфонатом происходит упрочнение закладочного массива в основном за счет формирования новых кристаллических структур - гидрооксихлоридов магния. Кроме того, добавка-лигносульфонат позволяет уменьшить количество насыщенного раствора, необходимого для затворения смеси на 15-20%, при сохранении необходимой для трубопроводного транспорта подвижности смеси, что, в свою очередь, способствует набору дополнительной прочности массива.
Для получения закладочной смеси оптимального состава компоненты закладочной смеси смешивались в определенных соотношениях в лабораторных условиях. Из полученной смеси готовили образцы - кубы 7×7×7 см и испытывали на одноосное сжатие на 7, 28, 60, 90 сутки. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||
| Содержание компонентов, мас.% | В/T | Прочность образцов на одноосное сжатие, МПа | |||||
| отходы | магнезиальный цемент | лигносульфонат | Продолжительность твердения, сутки | ||||
| 7 | 28 | 60 | 90 | ||||
| 98 | 1 | 1 | 0,125 | 0,1 | 1,2 | 1,7 | 1,8 |
| 97 | 2 | 1 | 0,125 | 0,15 | 1,6 | 2,2 | 2,4 |
| 99 | 1 | - | 0,15 | 0,1 | 0,65 | 1 | 1,25 |
| 99 | - | 1 | 0,13 | - | 0,8 | 0,95 | 1 |
| 100 | - | - | 0,15 | - | 0,1 | 0,25 | 0,25 |
Как видно из результатов испытаний, предлагаемые составы закладочной смеси набирают необходимую прочность при минимальном содержании дополнительных компонентов.
Источники информации
1. Авторское свидетельство SU 386145, кл. E21F 15/00, 1971.
2. Авторское свидетельство SU 1645565, кл. E21F 15/00, 1988. (Прототип).
Закладочная смесь, содержащая отходы переработки калийных руд и вяжущее, отличающаяся тем, что она содержит галитовые отходы переработки калийных руд, в качестве вяжущего - магнезиальный цемент и дополнительно химическую добавку - лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Галитовые отходы | 96,5-98,3 |
| Магнезиальный цемент | 1-2 |
| Лигносульфонат | 0,7-1,5 |
