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申请/专利权人：河北石油职业技术大学

摘要：本发明公开一种尾气零排放的低活性工业固废充填材料研制方法，涉及煤矿开采技术领域。该方法以低活性工业固废作为骨料，再利用固废微粉、工业尾气与碱性激发剂反应产物充当部分粘结剂，配合胶凝材料形成承载强度，改进传统的水泥基充填材料及其能源结构，依次通过机械活化、化学活化、外加剂调配、正交试验、性能评估根据实际需要调整制备充填材料。该方法有助于解决低活性工业固废资源化利用难题，缓解工业有害气体、温室气体排放的压力，克服目前充填材料相对短缺的困难，同时能够快速获得与现场实际需要高度契合的低活性工业固废充填材料。

主权项：1.一种尾气零排放的低活性工业固废充填材料研制方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、根据充填开采条件，因地制宜，选择廉价且足量的低活性工业固废作为主要原料，采用破碎、研磨的方式进行机械活化，获得固废颗粒与固废微粉，收集工业尾气后去除氮气和氧气形成处理过的工业尾气备用；其中固废颗粒是充填材料的主要承载结构；固废微粉与工业尾气是研制充填材料粘结剂的原料，用来替代传统充填材料中的部分水泥；步骤二、将固废微粉和水混合后在密封环境下边搅拌边通入除了收集工业尾气，之后加入碱盐复合剂进行化学活化，继续边搅拌边通入工业尾气得到粘结剂初浆，向粘结剂初浆中加入外加剂边搅拌边通入工业尾气直至达到要求得到粘结剂；步骤三、将粘结剂、水泥、固废颗粒及水混合即可得到低活性工业固废充填材料；由于不同的成分比例对低活性工业固废充填材料的成品存在影响，因此先考虑将粘结剂分解为水泥、其余所有干料和水，其余所有干料为制备粘结剂过程添加的物料；在粘结剂添量和成分不再改变的前提下，设定水泥、固废颗粒、其余所有干料、水的质量比为1：5.06：2.53：3.65进行初步调配；之后将水泥、固废颗粒与水作为控制变量，采用正交试验的方式调节充填材料的强度，控制变量作正向或反向调节，水和水泥调节步距为初步调配条件中质量的10％，固废颗粒的调节步距为初步调配条件中质量的5％；以施工现场采矿地质条件所必需的强度作为目标，仅考虑标准充填材料试件凝固28d的单轴抗压强度，得到多种不同配比但是均满足强度要求的低活性工业固废充填材料预选方案；步骤四、根据步骤三中得到的多种满足强度要求的低活性工业固废充填材料预选方案，设定低活性工业固废充填材料中水泥、固废颗粒及水的质量上限和下限，对该配比范围内充填材料的运输属性和力学属性进行评估，进一步判断是否满足井下煤炭开采的生产需求，若不满足，则按“针对优选方案的比选”以及“针对控制变量的调整”两个层次分步论证，对预选方案进行调整和优化，直至得到满足生产需求的最佳配比方案，具体方法如下：针对优选方案的比选层次为针对优选方案的比选，即校验步骤三中的预选方案，判断能否选出同时满足运输属性和力学属性的方案，若不能再进行针对控制变量的调整层次的论证；针对控制变量的调整层次为针对控制变量的调整，遵循两个固体控制变量不同时变化的原则，根据步骤三中水泥、固废颗粒、水的质量比为1：5.06：3.65的方案作为初始质量比；若只需调节水的添量，包括调整泌水率、凝固时间，则两个固体控制变量不发生改变；若需调节水泥的添量，包括调整膨胀率、早期强度，则水的添量也随之发生改变，调节后水泥与水的质量比要与初始质量比保持一致，即水泥、水的质量比为1：3.65；若需调节固废颗粒的添量，以调整充填材料凝固28d的单轴抗压强度，则水的添量也随之发生改变，调节后固废颗粒与水的质量比要与初始质量比保持一致，即固废颗粒、水的质量比为5.06：3.65。

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