本發(fā)明屬于礦井采空區(qū)填充材料，涉及多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，本發(fā)明還涉及多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法。
背景技術(shù)：
1、以煤炭為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)及煤炭的高強度開采，導(dǎo)致礦區(qū)固廢大量堆積，不僅嚴重占用土地空間，還加劇了生態(tài)環(huán)境的破壞，并排放了大量溫室氣體，急需積極探尋煤礦區(qū)固廢無害化、減量化、資源化、低碳化的全新處置路徑，創(chuàng)新發(fā)展礦區(qū)固廢高效處置技術(shù)，充分利用采空區(qū)地下空間，并結(jié)合co2捕集利用與封存（ccus）技術(shù)。
2、公開號為cn116217165a（公開日2023-06-06）的專利公開了一種鐵尾礦礦坑回填材料及其應(yīng)用方法，該專利依據(jù)鐵尾礦的獨特性質(zhì)與構(gòu)成，精選硅酸鹽水泥、生石灰等作為核心原料，并巧妙融合現(xiàn)場易得的粉煤灰、礦粉，現(xiàn)場配制出高效的固化劑，再與鐵尾礦混合使用。此方案不僅原料獲取便捷、運輸成本低廉，而且深入分析了充填料濃度、配比與其強度之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過調(diào)整尾砂料漿的沉降速度，合理削減固化劑用量，既滿足了回填體的強度標準，又最大限度地降低了回填成本，為后續(xù)的二次開采或地下開采提供了有力支持。
3、公開號為cn115650655a（公開日2023-01-31）的專利公開了一種旨在預(yù)防地面沉陷的充填工藝原料配比及其制備方法。該配比按重量百分比精確劃分：骨料占比25%，細料10%，粗料15%，膨潤土5%，水泥10%，水則高達45%。制備過程包括：s1，將碎石、粗砂、原礫、角砂等原料破碎至粒徑小于2毫米；s2，篩選粉細砂與石粉，確保原料純凈無雜質(zhì)，粒徑約0.075厘米；s3，破碎卵石至粒徑小于5厘米；s4，將上述所有原料與膨潤土、水泥及水混合均勻。此發(fā)明應(yīng)用于礦坑回填，能顯著提升充填材料的承載力，大幅度降低地面沉陷風(fēng)險。
4、公開號為cn114133170a（公開日2022-03-04）的專利公開了一種礦坑回填材料、其制備工藝及實際應(yīng)用。該回填材料由以下重量份的原料配比而成：工業(yè)固廢25至30份，水170至210份，十二烷基苯磺酸鈉1至3份，聚乙烯醇1至5份，以及水泥8至12份。其制備流程包括：s1，對工業(yè)固廢進行粉化處理；s2，將粉化后的固廢與部分水進行水合煅燒；s3，將煅燒產(chǎn)物與十二烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇及剩余水混合攪拌成漿，并注入二氧化碳進行礦化處理；s4，將礦化產(chǎn)物與水泥混合均勻即得。此發(fā)明不僅適用于煤礦坑回填，有效降低了回填成本，還兼具減少二氧化碳排放與解決工業(yè)廢棄物處理難題的雙重環(huán)保效益。
5、然而，上述專利存在制備工藝復(fù)雜，固廢摻量低，固碳量低等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的固廢摻量低以及固碳能力低的問題。
2、本發(fā)明的另一目的是提供多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，制備方法簡單。
3、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，按照重量份由以下組分配制：45~55份的煤矸石作為粗骨料、15~20份的粉煤灰作為細骨料、10~15份的電石渣作為固碳材料、10~16份的水泥作為膠凝材料、1份氫氧化鈉作為堿激發(fā)劑、2份琥珀酰亞胺作為粉煤灰的活化劑，1份氧化鎂作為膨脹劑。
4、優(yōu)選的，煤矸石的粒徑為2~5mm。
5、優(yōu)選的，粉煤灰和電石渣的粒徑小于0.075mm。
6、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，制備上述多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，具體按照如下步驟實施：
7、步驟1，按照重量份稱取以下組分：45~55份的煤矸石作為粗骨料、15~20份的粉煤灰作為細骨料、10~15份的電石渣作為固碳材料、10~16份的水泥作為膠凝材料、1份氫氧化鈉作為堿激發(fā)劑、2份琥珀酰亞胺作為粉煤灰的活化劑，1份氧化鎂作為膨脹劑；
8、步驟2，將步驟1稱取的各個組分混合制備填充漿料。
9、優(yōu)選的，步驟2具體為：
10、步驟2.1，將步驟1稱取的粉煤灰添加到攪拌反應(yīng)釜中，將稱取的琥珀酰亞胺溶于水并添加到攪拌反應(yīng)釜中，攪拌均勻后得到漿料；
11、步驟2.2，將步驟1稱取的電石渣添加到步驟s1制備的漿料中，在一定的溫度和壓力下，邊攪拌邊持續(xù)通入co2氣體10-20min，使電石渣充分混合到漿料中；
12、步驟2.3，將步驟1稱取的煤矸石、水泥、氫氧化鈉和氧化鎂依次加入經(jīng)過步驟2.2混合后的漿料中，攪拌混合均勻后獲得填充漿料。
13、優(yōu)選的，步驟2.1中使用琥珀酰亞胺對粉煤灰進行活化，使得粉煤灰中部分惰性鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械V化反應(yīng)活性的琥珀酰亞胺鈣絡(luò)合物，琥珀酰亞胺鈣絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)式如下：
14、。
15、優(yōu)選的，步驟1得到的漿料的水固比為0.3~0.37。
16、優(yōu)選的，步驟2.2中的溫度、壓力分別為25~35℃、0.5~1mpa。
17、優(yōu)選的，步驟2.2中co2來自燃煤電廠碳捕集裝置，純度不低于98%。
18、優(yōu)選的，步驟2.1攪拌時間為5-8分鐘。
19、其中，步驟2.2的作用是礦化反應(yīng)，電石渣中的ca(oh)2溶于水并為礦化反應(yīng)提供堿性環(huán)境，使反應(yīng)釜中的co2與溶液中的游離鈣離子、氫氧化鈣和琥珀酰亞胺鈣離子發(fā)生礦化反應(yīng)生成碳酸鈣，提升固碳量。
20、步驟2.3是漿料凝固強度性能調(diào)變環(huán)節(jié)，添加堿激發(fā)劑、膠凝劑、膨脹劑和粗骨料使混凝土試件達到井下填充物料的強度標準；其中煤矸石作為粗骨料，為混凝土試件提供支撐，強化混凝土的抗壓性能；水泥作為膠凝材料，使煤矸石和粉煤灰連結(jié)在一起來提高漿料凝固后的抗壓強度；氫氧化鈉作為堿激發(fā)劑，促進混凝土試件內(nèi)的c-s-h水化反應(yīng)，使生成的凝膠填充在混凝土試件的內(nèi)部縫隙中，提高混凝土試件的強度；氧化鎂作為膨脹劑，能有效防止混凝土試件開裂，增強其抗?jié)B性能。
21、本發(fā)明的有益效果是：
22、本發(fā)明提供以粉煤灰、電石渣、煤矸石為主體原料，水泥、琥珀酰亞胺、氧化鎂、氫氧化鈉為添加劑的采空區(qū)礦坑回填材料的料漿，該料漿具有一定流動性，可通過管道輸送至礦坑采空區(qū)，并通過調(diào)節(jié)水固比、固廢配比、添加劑配比來提高漿料的固碳量和抗壓強度，所制備得到的漿料固碳量達到67kg?co2/t煤基固廢，固碳量高，漿料凝固后試件抗壓強度達到3mpa，效果顯著，能夠滿足礦坑回填材料的強度要求，實現(xiàn)了減污降碳，具有較高的固碳能力和抗壓強度，提高了固廢的利用率并降低了礦坑采空區(qū)塌陷的風(fēng)險。
1.多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，其特征在于，按照重量份由以下組分配制：45~55份的煤矸石作為粗骨料、15~20份的粉煤灰作為細骨料、10~15份的電石渣作為固碳材料、10~16份的水泥作為膠凝材料、1份氫氧化鈉作為堿激發(fā)劑、2份琥珀酰亞胺作為粉煤灰的活化劑，1份氧化鎂作為膨脹劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，其特征在于，所述煤矸石的粒徑為2~5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，其特征在于，所述粉煤灰和電石渣的粒徑小于0.075mm。
4.多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，制備如權(quán)利要求1-3任意一項所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿，其特征在于，具體按照如下步驟實施：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，所述步驟2具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，所述步驟2.1中使用琥珀酰亞胺對粉煤灰進行活化，使得粉煤灰中部分惰性鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂械V化反應(yīng)活性的琥珀酰亞胺鈣絡(luò)合物，琥珀酰亞胺鈣絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)式如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，所述步驟1得到的漿料的水固比為0.3~0.37。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，所述步驟2.2中的溫度、壓力分別為25~35℃、0.5~1mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，所述步驟2.2中co2來自燃煤電廠碳捕集裝置，純度不低于98%。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多元含鈣固廢礦坑負碳填充料漿的制備方法，其特征在于，所述步驟2.1攪拌時間為5-8分鐘。