一種煤礦回填料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦回填領(lǐng)域，具體涉及一種以巖漿土、凝灰?guī)r、膨脹珍珠巖收塵粉為主要原料經(jīng)焙燒而成的低密度蜂窩狀輕集料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，尤其是以燃煤為動(dòng)力的能源開(kāi)采的迅猛發(fā)展，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歷史發(fā)展，煤礦遍及各地。而當(dāng)煤礦對(duì)煤的開(kāi)采結(jié)束后，對(duì)于廢棄的煤礦將如何處理，便產(chǎn)生了煤礦開(kāi)采中的充填技術(shù)。煤礦開(kāi)采中的充填技術(shù)發(fā)展，煤礦開(kāi)采需求的發(fā)展是煤礦開(kāi)采中充填技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)力。雖然煤礦開(kāi)采中的充填技術(shù)已經(jīng)具有了數(shù)百年的發(fā)展歷史，但是最早期的煤礦開(kāi)采充填工作目的主要是為了對(duì)地下開(kāi)采廢料進(jìn)行處理，并且在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期中，由于煤礦開(kāi)采工作的安全需求以及生態(tài)需求并不明顯，所以煤礦開(kāi)采充填技術(shù)也就止步不前。直至20世紀(jì)，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家在充填技術(shù)方面都取得了較大的發(fā)展與成就。雖然我國(guó)填材料與技術(shù)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言發(fā)展相對(duì)滯后，但是隨著國(guó)內(nèi)煤礦開(kāi)采行業(yè)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，這種差距也在逐漸減少?？偨Y(jié)煤礦開(kāi)采充填技術(shù)的發(fā)展，可以將煤礦開(kāi)采充填技術(shù)分為以下四個(gè)發(fā)展階段:
(1)廢棄物處理為目的的充填技術(shù)；(2)水砂充填工藝這種充填工藝，能夠在一定程度上有效解決地表沉降和礦坑火災(zāi)等問(wèn)題。(3)以尾砂膠結(jié)充填技術(shù)；(4) 20世紀(jì)80年代至90年代采用全尾砂膠結(jié)充填工藝。
[0003]上述的傳統(tǒng)煤礦充填技術(shù)雖然在一定程度上滿足煤礦開(kāi)采充填的需求，但是存在生產(chǎn)能耗高、密度大和抗壓強(qiáng)度偏低等問(wèn)題。因此，提供一種能夠克服在煤礦開(kāi)采充填中的存在的生產(chǎn)能耗高、密度大和抗壓強(qiáng)度偏低的回填料，已經(jīng)是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種利用天然非金屬礦物巖漿土、凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖收塵粉為主要原料生產(chǎn)的用于煤礦填充領(lǐng)域的低密度煤礦回填料及其制備方法，該方法具有制備工藝簡(jiǎn)單，孔隙率高和容重輕等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種煤礦回填料，由下列原料按照質(zhì)量百分比制備而成:巖漿土 30~60 %，凝灰?guī)r20-50 %，膨脹珍珠巖收塵粉20~40 %，輔料1~10 %，上述原料總和為百分之一百；
所述的輔料為磷酸二氫鋁、氫氧化鋁、煤粉、六偏磷酸鈉中的一種或一種以上組合物； 所述的煤礦回填料的制備方法，包括以下步驟:
第一步:將巖漿土和凝灰?guī)r按比例進(jìn)行破碎，并按一定比例與膨脹珍珠巖收塵粉一同磨至粒度不大于200目；
第二步:將第一步中粉磨好的物料與輔料按比例預(yù)濕、混合；
第三步:將第二步中混合均勻后的集料送入造粒機(jī)中造粒，粒徑控制在3~12 mm ; 第四步:將第三步中制得的集料進(jìn)行烘干并篩分，不合格粒徑的集料回至第一步； 第五步:將第四步中得到的球料或者粒料置于回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行干燥焙燒，焙燒后的物料空氣氣氛自然冷卻、儲(chǔ)存。
[0006]所述的第四步中的干燥溫度為150 °C -300 °C，干燥時(shí)間為20~60分鐘；
所述的第五步中的焙燒溫度為300~1000 °C，焙燒時(shí)間為20~40分鐘。
[0007]積極有益效果:本發(fā)明以具有10-15倍膨脹倍數(shù)的膨脹珍珠巖收塵粉占據(jù)空間結(jié)構(gòu)，利用巖漿土的低熔點(diǎn)作為助熔劑，降低了凝灰?guī)r的燒成溫度。在此燒制條件下形成結(jié)構(gòu)良好的微孔集料，燒制過(guò)程中形成的微孔形成獨(dú)立的閉孔結(jié)構(gòu)，從而減少了吸水率；合理粒徑級(jí)配的85%圓度以上的顆粒流動(dòng)性非常好，可密集充填地下空隙；140~160 kg/m3容重、18-25 MPa筒壓強(qiáng)度提供填充料優(yōu)異的耐壓性能。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的制備方法工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
一種煤礦回填料，由下列原料按照質(zhì)量百分比制備而成:巖漿土 30~60 %，凝灰?guī)r20-50 %，膨脹珍珠巖收塵粉20~40 %，輔料1~10 %，上述原料總和為百分之一百；
所述的輔料為磷酸二氫鋁、氫氧化鋁、煤粉、六偏磷酸鈉中的一種或一種以上組合物； 如圖1所示，所述的煤礦回填料的制備方法，包括以下步驟:
第一步:將巖漿土和凝灰?guī)r按比例進(jìn)行破碎，并按一定比例與膨脹珍珠巖收塵粉一同磨至粒度不大于200目；
第二步:將第一步中粉磨好的物料與輔料按比例預(yù)濕、混合；
第三步:將第二步中混合均勻后的集料送入造粒機(jī)中造粒，粒徑控制在3~12 mm ;第四步:將第三步中制得的集料進(jìn)行烘干并篩分，不合格粒徑的集料回至第一步；第五步:將第四步中得到的球料或者粒料置于回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行干燥焙燒，焙燒后的物料空氣氣氛自然冷卻、儲(chǔ)存。
[0010]所述的第四步中的干燥溫度為150 °C -300 °C，干燥時(shí)間為20~60分鐘；
所述的第五步中的焙燒溫度為300~1000 °C，焙燒時(shí)間為20~40分鐘。
[0011 ] 煤礦回填物料組成物料說(shuō)明:膨脹珍珠巖收塵粉是在膨脹珍珠巖或?；⒅橹苽溥^(guò)程，經(jīng)袋式收塵器收集的一種容重為40 kg/m3、粒徑低于80目的多孔材料；巖漿土是自然條件下覆蓋膨潤(rùn)土表層的一種粘土類礦物，其組分中Si02*63~71 %31 203為8~13 %。凝灰?guī)r是一種火山碎屑巖，其組成的火山碎屑物質(zhì)有50 %以上的題粒直徑小于2 mm，成分主要是火山灰，其組分中Si(X為68~77 %、A1 203為10~16 %。外貌疏松多孔，粗糙。
[0012]實(shí)施例1
以巖漿土為主要原料，添加適量的凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖收塵粉，以磷酸二氫鋁及煤粉為輔料。分別稱取巖漿土 220 g，凝灰?guī)r80 g, 100-120目膨脹珍珠巖收塵粉80 g，磷酸二氫鋁18 g，煤粉2 go
[0013]將巖漿土和凝灰?guī)r按比例破碎研磨至100~120目，與膨脹珍珠巖收塵粉混合并研磨至粒度不大于200目。
[0014]將上述主料與輔料磷酸二氫鋁及煤粉在混合攪拌器中充分混合60分鐘，用100ml水噴淋預(yù)濕。
[0015]將混合均勻的物料放入圓盤造粒機(jī)中造粒。
[0016]將制得的球料在300 °C烘干20分鐘后篩分，將粒徑在3~12 mm的球料置于1000°(:的回轉(zhuǎn)窯中焙燒20分鐘后自然冷卻至室溫。
[0017]以上所述制備的樣品容重為153 kg/m3，筒壓強(qiáng)度23 MPa。
[0018]實(shí)施例2
以巖漿土為主要原料，添加適量的凝灰?guī)r和膨脹珍珠巖收塵粉，以氫氧化鋁、磷酸二氫鋁及煤粉為輔料。分別稱取