矿山充填有其如特殊要求。既要求料浆流动性好,便于输送和充填,莱芜胶固粉,又要求料浆不离析,泌水量小,凝固时间短,早期强度高;还要求主动接顶能力好,充实率高等。但在充填料的选择上又受到多方面制约,胶固粉价格,其种类、来源和质量变化通常很大。有些矿山,特别是煤矿甚至“无料可充”,即充填材料严重不足。矿山充填必须因地取材,废物利用,充分利用当地资源。因此,充填胶固粉不可能像水泥那样有性质要求相对单一的统一产品。这既为矿山胶固材料的发展提供了广阔空间,同时也造成技术上的相互保密封锁和研究资源浪费。
矿山胶固粉的研发需要遵从三个原则:一是充分利用当地充填资源,胶固粉对所用的充填料有良好的适应性;二是满足矿山充填的料浆输送、流动性、滤排水、固化时间和强度等方面的要求;三是材料成本低,有市场竞争优势。性质优良的胶固粉应具有以下特点:
(1)对所能利用的充填料宽容度大,或者有活化激发作用,使其参与固化,提高固化效果;
(2)料浆流动性好,又不易离析和分层;固化需水量大,泌水率小;
(3)充填后具有膨胀性,充填体固化收缩变形小,可主动接顶;
(4)凝固时间短,早期强度高,满足采充循环衔接要求;固化充填体性质稳定,胶固粉厂家,无有害物质溢出或溢出量满足环保要求。
(5)充分利用工业废渣或废料,降低产品成本。
矿山充填胶固粉是一种新型胶凝材料。从其历史根源、所用原材料和固化原理等方面看,可归为碱激发或化学激发胶凝材料。水泥生产需要煅烧,通过生料煅烧使[SiO4]4-四面体解聚而产生水化作用,所以需要消耗大量能源,造成环境污染。胶固料主要以矿渣、炉渣等工业废渣为原料,通过添加少量激发材料,使工业废渣的潜在活性活化产生水硬胶凝作用。其生产工艺比较简单,主要是烘干、研磨和混合,没有煅烧过程,是一种环保材料。
碱胶凝材料的水化过程完全不同于硅酸盐水泥,它不存在水泥熟料矿物的水解和水化反应,不生成氢氧化钙和钙矾石等晶体水化物。其水化过程及形成胶凝性的硬化体是通过激发剂的作用,使原料中铝硅酸盐玻璃体中高聚合度的Al-O-Si、Si-O-Si、Al-O-Al等共价键断裂,产生聚合度较小的离子团或者是单离子团,在一定的PH值条件下,它们又将聚合成与原料的铝硅酸盐结构不同的新结构产物,因而具有胶凝性和固化性,并有特殊性能。
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