состав закладочной смеси

Формула изобретения

Состав закладочной смеси, включающий цемент, поверхностно-активную добавку, заполнитель и воду, отличающийся тем, что в качестве вяжущего дополнительно содержит молотый доменный гранулированный кислый шлак, содержащий частицы менее 1 мкм не менее 4,3%, в качестве поверхностно-активной добавки - суперпластификатор СП-1, а в качестве заполнителя используют смесь отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со шлаковым щебнем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	4,85
указанный шлак	12,1
указанный щебень	10
указанные отходы	55
суперпластификатор СП-1	1,0% от цемента
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

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%) и невысокая при достаточно большом расходе цемента прочность (4,2 МПа в возрасте 1 месяц) и ограничение утилизации отходов обогащения и металлургической промышленности.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение расхода цемента, повышение прочности закладочного массива в возрасте до 28 суток и увеличение объемов утилизируемых техногенных отходов.

Для решения поставленной задачи предложен состав закладочной смеси, включающий цемент, поверхностно-активную добавку, заполнитель и воду, отличающийся тем, что в качестве вяжущего дополнительно содержит молотый доменный гранулированный кислый шлак, содержащий частиц менее 1 мкм не менее 4,3%, в качестве поверхностно-активной добавки суперпластификатор СП-1, а в качестве заполнителя используют смесь отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со шлаковым щебнем, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 4,85; указанный шлак - 12,1; указанный щебень - 10; указанные отходы - 55; суперпластификатор СП-1 - 1,0% от цемента; вода - остальное.

Технический результат - снижение расхода цемента, повышение прочности массива, утилизация отходов горнометаллургического производства и отходов обогащения железистых кварцитов, снижение загрязнения окружающей среды, для существенного улучшения экологической среды региона.

Согласно официальным сайтам: http://www.ktprom.ru/plast.htm, www.yarhim.ru/news/2006/10/news15/?print=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. Гранулированный доменный кислый шлак с коэффициентом качества К=1,23, измельченный в шаровой мельнице до содержания частиц: менее 1 мкм - 4,3%, менее 3 мкм - 12,6, менее 5 мкм - 17,2%, смешали с цементом ПЦ400 Д20, с отходами обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащими частицы: менее 1 мкм - 3,4%; менее 3 мкм - 12,6; менее 5 мкм - 17,2%, и шлаковым щебнем фракции 10-20 мм 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°С 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 - 7,0 МПа в возрасте 28 суток при расходе цемента 4,85% при общем объеме утилизации отходов производства - 94,0 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.

В таблице приведен исходный валовый состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей.

Из таблицы следует, что поставленная задача увеличения механической прочности закладочных смесей по прототипу (4,2 МПа) при снижении цемента и увеличении объема утилизации отходов производства достигается при добавлении в качестве вяжущего доменного молотого гранулированного кислого шлака, содержащего не менее 4,3% частиц менее 1 мкм и использовании в качестве заполнителя смеси отходов обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов со шлаковым щебнем.

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. А.С.935634, опубликован 15.06.1982 г., Бюл. № 22.