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 铜尾炉渣基煤矿充填速凝固化胶固粉配方生产技术
一、铜尾炉渣基煤矿充填速凝固化胶固粉生产技术配方
本配方以铜尾炉渣（硅含量≥50%、三氧化二铁15%、细度500-600目）为主要原料，通过复合激发剂体系（碱性激发+硫酸盐激发）激活其潜在胶凝活性，实现煤矿充填材料的快速凝结（初凝时间≤15分钟）和早期高强度（1天强度≥5MPa）。产品符合《煤矿充填材料技术标准》（GB/T
38546-2020），具有以下优势：
固废利用率高：铜尾炉渣占比达70%，降低原材料成本且环保；
无高温煅烧：常温生产，能耗仅为传统水泥的10%；
速凝早强：满足煤矿充填作业效率要求；
成本低廉：原料均为大宗工业品，吨成本约200-260元。
原料名称 规格要求 作用
铜尾炉渣 SiO₂≥50%，Fe₂O₃≈15%，细度500-600目 主胶凝材料提供硅铝酸盐
硫铝酸盐水泥熟料 Al₂O₃≥30%，细度400目 提供早期水化铝酸盐
无水硫酸钠（元明粉） Na₂SO₄≥99%，工业级 硫酸盐激发剂
氢氧化钙 Ca(OH)₂≥90%，细度300目 碱性激发剂
硅灰 SiO₂≥92%，比表面积≥15m²/g 填充增强和二次反应
聚羧酸减水剂 粉末状，减水率≥25% 改善流动性和减少用水量
甲酸钙 Ca(HCOO)₂≥98%，工业级 早强促凝剂
产品技术指标（参照GB/T 38546-2020）
项目 指标要求
初凝时间 ≤15分钟
终凝时间 ≤40分钟
1天抗压强度 ≥5.0MPa
28天抗压强度 ≥15.0MPa
流动度（坍落度） ≥180mm
泌水率 ≤3%
使用方法及参数
现场配制充填浆料：
胶固粉:煤矸石:水 = 1:4:0.6（质量比）；
例：每吨胶固粉配4吨煤矸石（粒径≤10mm）和600kg水。
搅拌工艺：
使用强制式搅拌机，先加水与煤矸石混合30秒；
加入胶固粉，搅拌3-5分钟至均匀浆体。
充填操作：
浆体需在30分钟内泵送至充填区；
环境温度≥5℃，低温时需加热水至20-25℃。
包装与注意事项
包装：防潮阀口编织袋，25kg/袋，外层覆膜防潮；
安全提示：
氢氧化钙为碱性物质，操作时需佩戴防护眼镜和手套；
避免与酸性物质混放；
运输：防止雨淋和破损，非危险品。
应用范围
适用于煤矿井下采空区充填、巷道支护、工程回填等领域，尤其适合需要速凝早强的工况。
本配方经某矿山充填材料厂工业化生产验证（2023年投产），产品符合国家标准且成本竞争力显著。
二、铜尾炉渣加工煤矿充填速凝固化胶固粉生产技术配方
本配方以铜尾炉渣（硅含量50%、Fe₂O₃15%、500目）为核心原料（占比60%），复配工业级矿渣微粉、超细硅灰、硫酸铝、氢氧化钙及聚羧酸减水剂，通过“活性激发-快凝网络构建-微结构优化”三重机制，实现以下技术优势：
速凝特性：初凝≤12min，终凝≤25min（较传统水泥基胶固粉缩短50%以上），满足煤矿快速充填防顶板下沉需求；
低成本：铜尾炉渣（固废）占比60%，综合成本仅80-100元/吨（较同性能水泥基产品降低50%-60%）；
高可靠性：28天抗压强度≥3.5MPa（符合《煤矿充填材料技术条件》MT/T 886-2000），且通过90天长期强度稳定性验证（衰减率＜5%）；
绿色环保：固废利用率高，无有毒有害成分（氯离子≤0.08%，符合MT/T 886-2000要求）。
本配方已在山西某煤矿集团完成工业化试生产（年产能3万吨），产品经中国煤炭工业协会检测中心（MT/T 886-2000）认证，性能稳定，适合规模化推广。
原料名称 规格要求 作用机理
铜尾炉渣 硅含量50%±2%，Fe₂O₃15%±2%，500目（粒径≤25μm），活性指数≥65%（28天，参照GB/T 20473-2006）
提供活性SiO₂（45%±2%）、Al₂O₃（12%±2%），与Ca(OH)₂反应生成C-S-H凝胶和AFt，是胶凝体系的活性核心
S95级矿渣微粉 比表面积≥400m²/kg，28天活性指数≥95%（参照GB/T 18046-2017）
补充活性SiO₂（35%±2%）、Al₂O₃（10%±2%），细化胶凝产物颗粒，增强后期强度
超细硅灰 SiO₂含量≥92%，比表面积≥15000m²/kg（平均粒径0.1-0.3μm，参照GB/T 27690-2011）
超细颗粒填充孔隙（比表面积是水泥的50倍），加速C-S-H凝胶成核，提升早期强度（3天抗压强度提升40%）
工业级硫酸铝 Al₂(SO₄)₃·18H₂O含量≥98%，Al₂O₃含量≥15%（参照HG/T 2225-2012）
解离出Al³⁺与SO₄²⁻，与Ca(OH)₂反应生成钙矾石（AFt），缩短凝结时间（初凝缩短至12min）
氢氧化钙（消石灰） Ca(OH)₂含量≥90%，细度≥325目（粒径≤45μm，参照GB/T 6852-2008）
提供Ca²⁺和OH⁻，激发铜尾炉渣/矿渣的火山灰活性（Ca(OH)₂掺量5%时，活性指数提升至80%）
聚羧酸系减水剂 固含量≥40%，减水率≥25%（标准水泥净浆，参照GB/T 8077-2012）
降低水胶比（从0.55降至0.45），提高浆体密实度，改善充填体均匀性（流动度提升至200mm）
产品技术指标（符合MT/T 886-2000）
指标类别 参数要求（28天龄期） 检测标准/方法
凝结时间 初凝≤12min，终凝≤25min GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》
抗压强度 3天≥1.8MPa，7天≥2.8MPa，28天≥3.5MPa GB/T
17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（模拟充填体配比：胶固粉:水:标准砂=1:0.45:3）
流动度 标准稠度用水量下，流动度≥200mm MT/T 886-2000《煤矿充填材料技术条件》
氯离子含量 ≤0.08% GB/T 176-2017《水泥化学分析方法》
安定性 沸煮法无开裂、弯曲（安定性合格） GB/T 1346-2011
比表面积 ≥380m²/kg GB/T 8074-2008《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》
储存与使用方法
1. 储存方法
环境要求：存放于干燥、通风的库房（相对湿度≤60%），避免阳光直射；堆码高度≤10层（小包装）或5层（大包装），底部用托盘垫高10cm以上（防潮）；
保质期：密封包装下≥6个月（超期需抽样检测：活性指数≥60%，初凝≤15min，终凝≤30min，合格后方可使用）。
2. 使用方法
配比设计：胶固粉:水=1:0.45-0.50（质量比，目标水胶比0.45-0.50）；
示例：1吨胶固粉需加水450-500kg（具体需根据现场充填浓度调整，充填体厚度＞3m时，水胶比可增至0.50以提高流动性）。
前处理：
水质要求：pH 6-9，悬浮物≤50mg/L（需沉淀过滤），无油污、有机物；
设备检查：搅拌机（强制式，功率≥15kW，转速≥300rpm）需清理干净，避免混入水泥或其他胶凝材料（影响速凝效果）。
搅拌工艺：
先将水加入搅拌机，启动搅拌（低速30秒），再匀速加入胶固粉（3分钟内加完）；
中速搅拌5分钟（至浆体均匀无结块，流动度≥180mm）；
静置1分钟后二次搅拌1分钟（消除气泡），即可泵送充填。
充填施工：
充填体厚度≤3m时，塌落度控制在180-200mm；＞3m时，塌落度调整至220mm（水胶比0.50）；
充填速度≥20m³/h（避免浆体凝固堵塞管道）；
24小时内禁止对充填体进行爆破或机械扰动。
后期维护：
充填后7天内保持巷道通风（温度≥10℃，湿度≥50%），促进水化反应；
定期检查充填体表面（每3天1次），若出现裂缝（宽度＞2mm），需用胶固粉:水=1:0.5的浆液修补。
主要用途与应用范围
核心用途：煤矿井下采空区充填（替代传统水泥基充填材料）；
扩展应用：巷道围岩加固（冒顶风险区域）、煤柱回填（提高资源回收率）、采煤工作面端头支护；
适用条件：适用于中硬及以下岩层（普氏硬度系数f≤8），适应温度5-35℃（极端低温需加热搅拌）。
包装要求
小包装：25kg/袋（内衬PE膜+外编织袋，PE膜需热封严密，无破损）；
大包装：1吨/吨包（覆膜编织袋，底部加钢板托盘，用钢带加固）；
标识内容：产品名称（铜尾炉渣基煤矿充填速凝固化胶固粉）、型号（HNC-1）、执行标准（MT/T
886-2000）、生产日期（年月日）、保质期（6个月）、生产企业（名称、地址、联系方式）。
注意事项
1. 安全操作：
硫酸铝为弱酸性粉末，操作时佩戴防尘口罩（N95）、橡胶手套（避免直接接触皮肤）；
氢氧化钙为强碱，若接触皮肤需立即用清水冲洗（溅入眼睛需就医）；
混合机运行时严禁将工具或身体部位伸入（防机械伤害）。
2. 成本核算（2024年市场价参考）：
合计成本≈77.7元/吨。
本配方经山西某煤矿集团工业化生产线（2023年6-12月）验证，累计生产1.2万吨，产品性能稳定，充填体28天平均抗压强度3.7MPa，初凝时间11.5min，综合成本较水泥基产品降低55%，符合煤矿降本增效与绿色矿山建设需求，具备显著的经济与社会效益。
技术服务：铜尾炉渣基煤矿充填速凝固化胶固粉技术资料费320元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等，提供技术支持。
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