Состав закладочной смеси

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - утилизация лежалых отходов обогащения и лежалого кислого доменного гранулированного шлака, снижение расхода шлака в качестве вяжущего компонента, уменьшение количества воды при увеличении растекаемости смеси при сохранении требуемой прочности, увеличение утилизации отходов обогащения для улучшения состояния окружающей среды региона КМА. Состав закладочной смеси, включающий молотый кислый доменный гранулированный шлак, суперпластификатор СП-1, воду и отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, в качестве вяжущего содержит смесь из совместно молотых лежалого кислого доменного гранулированного шлака, текущих отходов обогащения мокрой магнитной сепарации и суперпластификатора СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный шлак - 49,8; указанные отходы - 49,8; суперпластификатор СП-1 - 0,4, а в качестве инертного заполнителя - лежалые отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее - 22,65; заполнитель - 55,35; вода - остальное. 1 пр., 1 табл.

 

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

Известна закладочная смесь, включающая цемент, молотый доменный гранулированный шлак, инертный заполнитель и воду. В качестве инертного заполнителя данный состав содержит аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанные водным раствором сульфата 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 - остальное [I].

Недостатками данного состава являются: использование в качестве вяжущего дефицитного материала - цемента и шлака с высоким коэффициентом качества 1,51; многокомпонентность состава, усложняющая приготовление его в промышленном применении, так как потребует привлечения дополнительных линий и операций для добавления каждого компонента; большой расход воды, требующий привлечения дополнительных средств и оборудования для дренажных операций..

Известна закладочная смесь, включающая цемент, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель - песок и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 1,4-2; молотый гранулированный доменный шлак - 18,8-19,9; заполнитель - 62,8-63; вода - остальное. [2]

Недостатками данной смеси являются низкая прочность (4,5 МПа в возрасте 180 суток), использование цемента и природного заполнителя.

Известна закладочная смесь, включающая цемент, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель - молотый диабаз, измельченную солому и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 2,9-5,07; молотый гранулированный доменный шлак - 15,21-16,91; заполнитель - 52,24-53,22; вода - остальное. [3]

Недостатками данной смеси также являются низкая прочность (5,12 МПа в возрасте 180 суток) и использование цемента.

Кроме того известен состав, включающий цемент, молотый гранулированный шлак и воду, а в качестве заполнителя - техническую серу, модифицированную йодом, и золу ТЭЦ при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 4,2-7,0, сера 19,4-29,26, зола ТЭЦ-10,1-15,24, гранулированный шлак - 26,7-39,6, йод - 0,0038-0,0058, вода - остальное [4].

Недостатком данной смеси является повышенный расход вяжущих материалов (28-46%) и малая прочность при таком расходе вяжущего (6,9 МПа в возрасте 180 суток).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси, включающий молотый гранулированный доменный шлак, инертный заполнитель и воду, содержит указанный кислый шлак, содержащий фракции менее 0,071 мм не менее 90 мас.%, в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащие фракции менее 0,071 мм не менее 90 мас.%, дополнительно - суперпластификатор СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный шлак - 22, указанные отходы - 54,5, суперпластификатор СП-1 - 0,4 от содержания шлака, вода - остальное [5].

Недостатками данного состава являются ограничение утилизации лежалых отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и лежалого кислого доменного гранулированного шлака, средняя растекаемость смеси.

Задачами предлагаемого изобретения являются: утилизации лежалых отходов обогащения и лежалого кислого доменного гранулированного шлака, снижение расхода шлака в качестве вяжущего компонента, уменьшение количества воды при увеличении растекаемости смеси и при сохранении требуемой прочности, увеличение утилизации отходов обогащения для улучшения состояния окружающей среды.

Для решения поставленной задачи предложен состав закладочной смеси, включающий молотый кислый доменный гранулированный шлак, суперпластификатор СП-1, воду и отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов. В качестве вяжущего используется смесь из совместно молотых лежалого кислого доменного гранулированного шлака, текущих отходов обогащения мокрой магнитной сепарации и суперпластификатора СП-1, а в качестве инертного заполнителя - лежалые отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее - 22,65; заполнитель - 55,35; вода - остальное. Причем используемое в предлагаемом составе вяжущее содержит следующее соотношение компонентов, мас.%: указанный шлак - 49,8; указанные отходы - 49,8; суперпластификатор СП-1 - 0,4.

Технический результат - снижение расхода вяжущих, улучшение транспортабельности из-за реологических свойств, утилизация отходов гидрометаллургического производства, некондиционного известняка и отходов обогащения железистых кварцитов, снижение загрязнения окружающей среды.

Согласно официальным сайтам: http://www.ktprom.ru/plast.htm. www.varhim.ru/news/2006/10/news15/?print=page. http://www.polvplast-un.ru/rus/sp-1/ - суперпластификатор СП-1 представляет собой органическое синтетическое вещество на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида со специфическим соотношением фракций с различной средней молекулярной массой полинафталинметиленсульфонат или метиленбис (нафталинсульфонат) натрия. По классификации ГОСТ 24211 относится к пластифицирующе-водоредуцирующему виду - суперпластификаторам. Химический состав: метиленбис (нафталинсульфонат) натрия или полинафталинметиленсульфонат. Суперпластификатор СП-1 выпускается по ТУ 5870-005-58042865-05 и предназначен (используют):

для резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетонных смесей без снижения прочности и показателей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении);

- для существенного повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при сокращении расхода воды и неизменной удобоукладываемости);

- для повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетонов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышении удобоукладываемости);

- для сокращения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бетонной смеси, физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной смеси).

Пример.

Лежалый кислый доменный гранулированный шлак с коэффициентом качества К=1,23, который хранился в мешках в течение 4 лет и по истечению указанного срока имеет коэффициент качества К=1,08 (активность гранулированного доменного шлака падает при хранении свыше 1 года [6]) перемололи с текущими отходами обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и суперпластификатором СП-1 до среднего размера частиц 30,66 мкм. Полученное вяжущее смешали с лежалыми отходами обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, отобранными из хвостохранилища со средним размером частиц 75,76 мкм и затворили водой. Окончательную смесь перемешали до однородной консистенции. Из полученной смеси приготовили образцы размером 70×70×70 мм, которые выдержали в климатической камере в течение 2-3 суток до достижения распалубочной прочности образцов. В камере поддерживалась температура 20±20°С и относительная влажность 90-95%, т.е. условия, близкие к условиям твердения массива в шахте. После расформовки образцы вновь поместили в климатическую камеру для дальнейшего твердения в течение 180 суток, после чего определили механическую прочность. Получены следующие результаты: растекаемость закладочной смеси - 190 мм, механическая прочность - 7,0 МПа при содержании воды 22%, содержание молотого гранулированного шлака в общей смеси - 11,28%. Содержание отходов обогащения - 85 мас.% на сухое вещество.

В таблице приведен исходный валовый состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей.

Из таблицы следует, что поставленная задача утилизации лежалых отходов обогащения и лежалого кислого доменного гранулированного шлака, снижение расхода шлака в качестве вяжущего компонента, уменьшение количества воды при увеличении растекаемости смеси при сохранении требуемой прочности, увеличение утилизации отходов обогащения для улучшения состояния окружающей среды достигается при использовании в качестве вяжущего смеси из совместно молотых лежалого кислого доменного гранулированного шлака, отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и суперплатификатора СП-1, а в качестве заполнителя лежалых отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов.

Источники информации

1. Патент 2186989, опубликован 10.08.2002 г.

2. Требуков А.Л. Применение твердеющей закладки при подземной добыче руд. - М.: Недра, 1981, с.31.

3. Патент 2270921, опубликован 27.02.2006 г.

4. Патент 2302531, опубликован 10.07.2007 г.

5. Патент 2396435, опубликован 10.08.2010 г.

6. Технические указания по устройству оснований дорожных одежд из каменных материалов, не укрепленных и укрепленных неорганическими вяжущими. ВСН 184-75 / Минтрансстрой СССР. М.: Транспорт, 1976. 36 с., п.4.7.

Состав закладочной смеси, включающий молотый кислый доменный гранулированный шлак, суперпластификатор СП-1, воду и отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, отличающийся тем, что в качестве вяжущего он содержит смесь из совместно молотых лежалого кислого доменного гранулированного шлака, текущих отходов обогащения мокрой магнитной сепарации и суперпластификатора СП-1, а в качестве инертного заполнителя - лежалые отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вяжущее	22,65
Заполнитель	55,35
Вода	Остальное,

причем используемое вяжущее содержит следующее соотношение компонентов, мас.%:

Указанный шлак	49,8
Указанные отходы	49,8
Суперпластификатор СП-1	0,4