Состав закладочной смеси Советский патент 1993 года по МПК E21F15/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известен состав закладочной смеси, содержащий бокситовый шлам, гипсовый камень, заполнитель и воду. Данная смесь позволяет использовать отходы промышленности, однако недостаток ее заключается в том, что она имеет низкую прочность закладочного массива,

Известно также вяжущее, содержащее пыль шамотно-обжигового производства, портландцементный клинкер и нефелиновый шлам. Недостатком является использованиебольшого. количества портландцементного клинкера и в связи с этим увеличение стоимости вяжущего.

Наиболее близким техническим решением является закладочная смесь, содержащая отходы переработки бокситовых руд, нефелиновый шлам, заполнитель и воду при следующем соотношением компонентов, мас.%:

Отходы переработки бокситовых руд10-16 Нефелиновый шлам 2-10 Инертный заполнитель 50 - 65 Вода Остальное Данная смесь позволяет утилизировать отходы производства, снизить стоимость закладочного массива, однако недостаток ее заключается в том. что она имеет низкую прочность (2 МПа) в возрасте 28 суток.

Целью предлагаемого изобретения является повышение прочностных показателей смеси и улучшение ее технологических свойств, в частности транспортабельности и удобоукладываемости.

Цель достигается тем, что в качестве активизирующей добавки смесь содержит клинкер Ачинского глиноземного комбината и гипсовый камень. Клинкер - продукт, получаемый на основе нефелинового шлама из отходов глиноземного производства. Соотношение компонентов следующее, мас.%:

Клинкер из отходов глиноземного производства 1,85-6,48 Нефелиновый шлам6,27-10,90

Ё

00

о ю VJ ел

Гипс0,65-0,67

Заполнитель68,02-69,91

Водаостальное.

Клинкер Ачинского глиноземного комбината имеет следующий химический состав: 21,37 5Ю2,4,69 АЬОз. 4,01 РезОз, 64,36 СаО, 2,43 МдО, 0,69 ЗОз, 0,31 п.п.п. Расчетный минералогический состав клинкера: 62,32% СзЗ, 14,27% CaS, 12,19% CiAF, 5,62% СзА. В целом по фазовому составу в клинкере содержится повышенное количество алюминатов кальция. Сроки схватывания цемента из клинкера: начало 2 ч 40 мин конец 5 ч 20 мин, нормальная густота теста 27%, остаток на сите 0,088 мм - 14,5%. В семисуточном возрасте Ризг 5.9, RCX 26 МПа, а 28%-суточном соответственно 6,8 и 28,4 МПа, т.е. по ГОСТ 10178-85 вяжущему не может быть присвоена марка (ниже МЗОО).

Химический состав нефелинового шлама, %: 28,64 Si02, 2,97 , 3,88 Рв20з. 52,61 СаО, 2,01 МдО, 5,51 п.п.п.

Гипс природный, его химический состав,%: 2,12 SiOa, 0,44 , 0,41 Ре20з, 37,59 СаО, 2,67 МдО, 50,03 ЗОз, 7,10 п.п.п.

Заполнитель - известняк фракций 0,63- 1,25 в количестве 58,56-60,19 и фракции менее 0,63 мм 9,46-9,72 %.Химический состав известняка,%: 5,02 Si02, 2,52 А120з, 2,45 Ре20з, 48,93 СаО, 0,74 МдО, 0,88 ЗОз, 37,36 п.п.п.

Закладочную смесь готовили путем перемешивания сухих компонентов. Растека- емость полученной смеси контролировали с помощью прибора Суттарда. Для всех составов она была 190+5 мм. Готовую смесь заливали в формы для образцов-кубов со стороной 20 мм. Хранение воздушно-влажное. Прочность определяли в возрасте 7, 28, 60 и 90 суток.

Конкретные примеры использования, составы закладочных композиций и их прочностные характеристики приведены в таблице.

Анализ примеров использования показал, что закладки с 5,56, 6,48, 12,75% клинкера достигают прочности 3 МПа уже в 7-суточном возрасте. После 28 суток РСж всех составов больше 3 МПа и изменяется от 4,47 до 8,22, после 60 суток 5,45-11,77, а после 90 суток 5,51-11,18 МПа; т.е. в основном сохраняется тенденция повышения предела прочности при сжатии.

Максимально прочные закладки получены с использованием в качестве вяжущего молотого клинкера в количестве 12,75% их RCX 6,3 через 7 суток, 8,22 - через 28 суток, 11,77 - через 60 и 11,18- через 90. Из указанной серии составов наиболее

целесообразен с 9,98% нефелинового шлама, 2,78% клинкера и 0,66% гипса, обеспечивающий нормативную прочность в 28-суточном возрасте.

Методами ИК-спектроскопии, рентгенофазового анализа, электронно-микроскопическими исследованиями установлены процесс образования гидросиликатов кальция и хорошая закристаллизованность. Образуются в основном гидросиликаты типа

C2SH(B) и C2SH(C). Установлено существование гелевидной фазы, также способствующей упрочнению закладочных композиций.

По характеру рентгенограмм можно

также судить о наличии гелеподобной рент- геноаморфной фазы, являющейся в дальнейшем основой, на которой образуются кристаллы гидросиликатов кальция.

Данными исследованиями установлено, что в присутствии гипса и клинкера полнее проявляются процессы гидратации, минералообразования, твердения и упрочнения закладочной смеси. Наличие гидросиликатов кальция, образование которых

облегчается в присутствии клинкера, их игольчатая и пластинчатая кристаллизация способствуют получению более прочного структурного каркаса, а следовательно, и закладочного массива в целом.

Формула изобретения

1. Состав закладочной смеси, содержащий нефелиновый шлам, активизатор твердения, заполнитель и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения прочно- стных показателей смеси и улучшения транспортабельности и удобоукладываемо- сти, в качестве активизирующей добавки он содержит клинкер из отходов глиноземного производства и гипс при следующем соот- ношении компонентов, мас.%: Клинкер из отходов

глиноземного производства 1,85 - 6,48 Нефелиновый шлам6,27 - 10,90 Гипс 0,65-0,67 Заполнитель 68,02-69,91 Вода Остальное.

2. Состав поп. 1, отличающийся тем, что он содержит в качестве заполнителя известняк фракций 0,63-1,25 мм в количе- стве 58,56-60,19% и менее 0,63 мм 9,46-9,72%.

Сущность изобретения: смесь содержит клинкер из отходов глиноземного производства 1,85-6,48; нефелиновый шлам 6,27- 10,90; гипс 0,65-0,67, заполнитель - известняк фракций 0,63-1,25 мм в количестве 58,56-60,19 и менее 0,63 мм - 9,46-9,72%. Компоненты смеси перемешивают и добавляют воду. Гипс и клинкер влияют на процессы гидратации, минералообразования. твердения и упрочнения закладочной смеси. 1 табл.