一種用于礦山充填材料的早強(qiáng)減水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于礦山充填材料的早強(qiáng)減水劑及其制備方法，由按重量份計(jì)的下列組分制備而成：尿素6~9份、三聚氰胺40~45份、甲醛100~115份、苯酚14~18份、亞硫酸鈉40~45份、焦亞硫酸鈉39~43份、水150~200份、氫氧化鈉6~7.5份、濃硫酸4~7份和十二烷基磺酸鈉7~9份。其能夠減少水泥用量，降低成本，改變塌落度，增大流動性，使試塊早期強(qiáng)度增強(qiáng)。
【專利說明】一種用于礦山充填材料的早強(qiáng)減水劑及其制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及礦山充填材料中的一種新型外加劑，特別涉及一種充填采礦時(shí)用于充填采礦材料的早強(qiáng)減水劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]礦山膠結(jié)充填所選用的集料大多為礦山固體廢物，其中廢石和尾砂最為常見。這種礦山固體廢物膠結(jié)充填料的主要組分為尾砂或廢石、水泥或其他膠結(jié)料和水，這三種組份不同配合將獲得不同的強(qiáng)度指標(biāo)。而水泥用量是制約充填體強(qiáng)度的關(guān)鍵組分，同時(shí)水泥的用量是主要的成本的組成。因而在能滿足強(qiáng)度要求的前提下盡可能降低消耗水泥。同時(shí)水量對充填體的強(qiáng)度、流動性和輸送性能以及泌水性、離析度等都有影響。如果水量不夠，會導(dǎo)致水泥水化不充分使膠結(jié)充填料強(qiáng)度降低、流動性差在輸送的過程中出現(xiàn)的阻力過大，造成對管道的磨損，甚至是出現(xiàn)堵管的一系列問題。但是如果水量過多，充填體濃度低，也導(dǎo)致充填強(qiáng)度低，同時(shí)伴有離析、泌水的現(xiàn)象。因此可以看出水對膠結(jié)料體強(qiáng)度和工作性能有很顯著的影響。合理的用水量在不增加成本的條件下使充填體的力學(xué)強(qiáng)度提高。因此，采用最佳水量往往是節(jié)約成本的重要因素。
[0004]從用水量(濃度)去控制充填體的強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度，可以更好地有效控制成本，并達(dá)到保護(hù)井下環(huán)境 的目的，是越來越多礦山企業(yè)關(guān)注的問題。但是采用管道輸送充填料時(shí)，為了使充填料具有合適的輸送性能，其含水量較高，使得充填料漿的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于獲得最佳力學(xué)強(qiáng)度的濃度。在現(xiàn)有的技術(shù)上，針對濃度較高的充填料摻入早強(qiáng)減水劑，能夠改善充填料的流動性，因而與低濃度充填料相比，可以在同等水泥用量和同等可輸送特性的條件下提高充填體的強(qiáng)度，在保持一定強(qiáng)度情況下，則可以減少單位體積充填體的水泥用量，節(jié)約成本。目前，一般認(rèn)為減水劑能夠產(chǎn)生減水作用主要是由于減水劑的吸附和分散作用所致。
[0005]現(xiàn)有應(yīng)用于混凝土中的早強(qiáng)減水劑種類，按生產(chǎn)原料不同分則可分為萘系減水劑、蒽系減水劑、甲基萘系減水劑、古馬隆系減水劑、三聚氰胺系減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑、磺化煤焦油減水劑、脂肪族系減水劑、丙烯酸接枝聚物減水劑等。但混凝土中的早強(qiáng)減水劑產(chǎn)品不能應(yīng)用于充填體中。因?yàn)槌涮铙w與混凝土的配合不同，充填體中主要組分為尾砂或廢石、水泥或其他膠結(jié)料和水，而混凝土中主要組分是水泥、砂子、石子和水這幾種材料。并且在灰砂比上有很大的不同?；炷林校嗟挠昧亢芏?，而在充填體中水泥用量少。而水泥正是獲得強(qiáng)度的重要成分。充填體中的尾砂占絕大部分質(zhì)量比，而尾砂成分比較復(fù)雜，以至于現(xiàn)有早強(qiáng)減水劑產(chǎn)品摻入充填體中產(chǎn)生了泌水離析、早期強(qiáng)度不夠、輸送性能不好等一系列問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種充填采礦時(shí)能夠用于充填材料的早強(qiáng)減水劑，能夠加強(qiáng)早期強(qiáng)度、改善流動性。
[0007]本發(fā)明提供的用于礦山充填材料的早強(qiáng)減水劑，由按重量份計(jì)的下列組分制備而成:尿素6、份、三聚氰胺40-45份、甲醛100-115份、苯酚14~18份、亞硫酸鈉40-45份、焦亞硫酸鈉39~43份、水150-200份、氫氧化鈉6~7.5份、濃硫酸4~7份和十二烷基磺酸鈉7~9份。所述甲醛為甲醛質(zhì)量百分比為35~40%的甲醛水溶液。所用氫氧化鈉和濃硫酸為pH調(diào)節(jié)劑，十二烷基磺酸鈉為引氣劑，亞硫酸鈉具有早強(qiáng)效果。
[0008]上述早強(qiáng)減水劑的制備方法，包括如下步驟:
(1)將尿素、三聚氰胺、甲醛、苯酚和十二烷基磺酸鈉加至反應(yīng)釜，攪拌均勻；
(2)開始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到65~70°C時(shí)，用部分氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH8~9，反應(yīng)40-60分
鐘；
(3)加入亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉和水，用部分氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH9.5^10.5，升溫至80^85 0C，反應(yīng) 80^100 分鐘；
(4)降溫至4(T50°C，滴加濃硫酸調(diào)節(jié)pH值4.5~5，反應(yīng)8(T100分鐘；
(5)升溫至85~90°C，加部分氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值8.5~9，反應(yīng)50-60分鐘后冷卻，制得所述早強(qiáng)減水劑。
[0009]本發(fā)明還提供一種上述制備的早強(qiáng)減水劑的效果檢測方法，包括:
用金屬礦浮選尾砂和PC32.5水泥，按灰砂比1: 4-16進(jìn)行配合，加入早強(qiáng)減水劑配成膠結(jié)料料漿，攪勻、澆筑，測試抗壓強(qiáng)度；金屬礦浮選尾砂和PC32.5水泥，按灰砂比1: 4-16進(jìn)行配合，加入早強(qiáng)減水劑配成膠結(jié)料料漿，測試塌落度。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本發(fā)明的早強(qiáng)減水劑的生產(chǎn)過程易于操作控制。產(chǎn)品水溶性好，無異味，無毒，屬于綠色化學(xué)用品。
[0011](2)本發(fā)明早強(qiáng)減水劑能夠減少水泥用量，降低成本，改變塌落度，增大流動性，使試塊早期強(qiáng)度增強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0012](3)本發(fā)明的早強(qiáng)減水劑以三聚氰胺為主要原料，生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)格低廉，可以直接使用于膠結(jié)料中。因此本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙重效益。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明?！揪唧w實(shí)施方式】中制備早強(qiáng)減水劑所用的甲醛為甲醛質(zhì)量百分比為35-40%的甲醛水溶液，所用濃硫酸為H2SO4的質(zhì)量百分比大于等于70%的H2SO4的水溶液，所用其他組份為分析純的化學(xué)試劑。
[0014]實(shí)施例1:
按表1配制本發(fā)明的早強(qiáng)減水劑。其制備方法為:
(I)將9g尿素、45g三聚氰胺、115g甲醛(37%)、18g苯酚、9g十二烷基磺酸鈉至玻璃反應(yīng)釜，攪拌均勻。
[0015](2)開始加熱，當(dāng)爸內(nèi)溫度達(dá)到70°C時(shí),加入3g氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=8.5,反應(yīng)50分鐘，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為無色透明液體。
[0016](3)加入45g亞硫酸鈉、43g焦亞硫酸鈉和200g水,反應(yīng)液體立刻變?yōu)槿榘咨?用2g氫氧化鈉調(diào)pH=10，升溫至80°C，反應(yīng)100分鐘，液體變白色渾濁。
[0017](4)降溫至50°C，然后用5g濃硫酸調(diào)pH值=4.5，反應(yīng)100分鐘。
[0018](5)將溫度升至85°C，加2g氫氧化鈉調(diào)pH值=8.5，反應(yīng)60分鐘，降至常溫，制得本發(fā)明的早強(qiáng)減水劑。
[0019]表1
【權(quán)利要求】
1.一種用于礦山充填材料的早強(qiáng)減水劑，其特征在于由按重量份計(jì)的下列組分制備而成:尿素6、份、三聚氰胺40-45份、甲醛100-115份、苯酚14~18份、亞硫酸鈉40-45份、焦亞硫酸鈉39~43份、水150-200份、氫氧化鈉6~7.5份、濃硫酸4~7份和十二烷基磺酸鈉7~9份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦山充填材料的早強(qiáng)減水劑，其特征在于所述甲醛為甲醛質(zhì)量百分比為35~40%的甲醛水溶液。
3.—種權(quán)利要求1或2所述早強(qiáng)減水劑的制備方法，包括如下步驟: (1)將尿素、三聚氰胺、甲醛、苯酚和十二烷基磺酸鈉加至反應(yīng)釜，攪拌均勻； (2)開始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到65~70°C時(shí)，用部分氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH8~9，反應(yīng)40-60分鐘； (3)加入亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉和水，用部分氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH9.5^10.5，升溫至80^85 0C，反應(yīng) 80^100 分鐘； (4)降溫至4(T50°C，滴加濃硫酸調(diào)節(jié)pH值4.5~5，反應(yīng)8(T100分鐘； (5)升溫至85~90°C，加部分氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值8.5~9，反應(yīng)50-60分鐘后冷卻，制得所述早強(qiáng)減水劑。
4.一種按權(quán)利要求1-3之一制備的早強(qiáng)減水劑的效果檢測方法，包括: (1)采用金屬礦浮選尾砂 和PC32.5水泥，按灰砂比1:4~16進(jìn)行配合，加入早強(qiáng)減水劑配成膠結(jié)料料漿，攪勻、澆筑，測試抗壓強(qiáng)度； (2)采用金屬礦浮選尾砂和PC32.5水泥，按灰砂比1: 4~16進(jìn)行配比，加入早強(qiáng)減水劑配成膠結(jié)料料漿，測試塌落度。
【文檔編號】G01N33/38GK103979820SQ201410227430
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】周愛民, 宋嘉棟, 袁雪梅, 宋興, 王長軍, 張友軒, 歐任澤, 柳小勝 申請人:長沙礦山研究院有限責(zé)任公司