СОСТАВ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ
FILLING MIXTURE COMPOUND

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
Известна закладочная смесь, включающая цемент, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 2; молотый гранулированный доменный шлак - 18,4; заполнитель - 61,38; вода - остальное [1].
Недостатками данной смеси являются низкая прочность (3 МПа в возрасте 90 суток). 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 [2].
Недостатками данной смеси также являются низкая прочность (5,12 МПа в возрасте 180 суток).
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 [3].
Недостатком данной смеси является повышенный расход вяжущих материалов (28-46%) и малая прочность (6,9 МПа в возрасте 180 суток).
Наиболее близким предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси, содержащий цемент, поверхностно-активную добавку (содосульфатный отход производства глинозема), инертный заполнитель (известняковый фракции 10 мм) и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 9,5-11,4, содосульфатный отход производства глинозема - 0,57-0,91, заполнитель - 71,4-73, вода - остальное [4].
Недостатками данного состава являются повышенный расход цемента (9,5-11,4%), невысокая при достаточно большом расходе цемента прочность (4,2 МПа в возрасте 1 месяц) и ограничение утилизации отходов обогащения и ванадиевого производства промышленности.
Задачей предлагаемого изобретения является использование в закладочной смеси отходов ванадиевого производства, снижение расхода цемента при сохранении прочности закладочного массива и увеличение объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона.
Для решения поставленной задачи предложен состав закладочной смеси, включающий цемент, поверхностно-активную добавку, заполнитель и воду, причем дополнительно содержит молотый побочный продукт ванадиевого производства, в качестве поверхностно-активной добавки - суперпластификатор СП-1, а в качестве заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цемент
4,85
Молотый побочный продукт ванадиевого производства
14,5
Указанные отходы
60,2
Суперпластификатор СП-1
1,0% от цемента
Вода
Остальное
Технический результат - снижение расхода цемента при сохранении прочности массива, утилизация отходов ванадиевого производства и отходов обогащения железистых кварцитов, а следовательно, снижение загрязнения окружающей среды.
Согласно официальным сайтам: http://www.ktprom.ru/plast.htm, www.yarhim.ru/news/2006/10/news15/?prmt=page, http://www.polyplast-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
Побочный продукт ванадиевого производства, химический состав которого приведен в таблице 1, измельченный до содержания частиц: менее 1 мкм - 4,2%, менее 3 мкм - 12,4, менее 5 мкм - 15,9%, смешали с цементом ПЦ400 Д20, с отходами обогащения, содержащими частицы: менее 1 мкм - 3,4%; менее 3 мкм - 12,6; менее 5 мкм - 17,2% и затворили водой, в которую предварительно добавили суперпластификатор СП-1. Окончательную смесь перемешали до однородной консистенции. Из полученной смеси приготовили образцы размером 70×70×70 мм. Образцы выдержали в климатической камере в течение 2-3 суток до достижения распалубочной прочности образцов. В камере поддерживалась температура 20±20°C и относительная влажность 90-95%, т.е. условия, близкие к условиям твердения массива в шахте. После расформовки образцы вновь помещались в климатическую камеру для дальнейшего твердения в течение 28 суток, после чего определили механическую прочность с использованием гидравлического пресса.
Получены следующие результаты: механическая прочность - 4,5 МПа в возрасте 28 суток при расходе цемента 4,85% при общем объеме утилизации отходов производства - 93,8 мас.% на сухое вещество.
В прототипе при содержании цемента 10,5% механическая прочность - 4,2 МПа в возрасте 28 суток при общем объеме утилизации отходов производства - 87,4 мас.% на сухое вещество.
Таблица 1
Химический состав побочного продукта ванадиевого производства
CaO, %
SiO<sub>2</sub> %
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, %
MgO, %
MnO, %
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, %
Прочие, %
19,35
0,23
65,33
10,15
0,14
1,18
3,62
В таблице 2 приведен исходный валовый состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей.
Из таблицы следует, что поставленная задача снижения количества цемента при сохранении механической прочности закладочных смесей и увеличение объема утилизации отходов производства достигаются при добавлении молотого побочного продукта ванадиевого производства и использовании в качестве заполнителя отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов. Для сохранения транспортабельности смеси в качестве поверхностно-активной добавки используется суперпластификатор СП-1.
Литература
1. Л.К.Вахрушев, Е.М. Денисов, К.Ю.Репп. Применение отвальных доменных шлаков для приготовления вяжущей закладочной смеси. - Горный журнал, 1979, №1 с.39.
2. Патент 2270921, опубликован 27.02.2006 г.
3. Патент 2302531, опубликован 10.07.2007 г.
4. Авт.св. 935634, опубликовано 15.06.1982 г.