СОСТАВ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ
COMPOSITION OF FILL MIXTURE

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
4
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)SO, 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.