(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110461994.7 (22)申请日 2021.04.27 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113153419 A (43)申请公布日 2021.07.23 (73)专利权人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 专利权人 河北钢铁集团矿业有限公司 　 矿冶科技 集团有限公司 (72)发明人 肖柏林　杨晓炳　温震江　郭斌　 吴凡　高谦　杨航　胡亚军　 李胜辉　陈彦亭　巴蕾　韦寒波　 (74)专利代理 机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 1 1401 代理人 朱艳华(51)Int.Cl. E21F 15/00(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (56)对比文件 CN 102234191 A,201 1.11.09 CN 111312344 A,2020.0 6.19 CN 112429986 A,2021.0 3.02 JP 2006290713 A,20 06.10.26 审查员 张冰华 (54)发明名称 精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充 填采矿法 (57)摘要 本发明提供一种精炼渣协同高泥尾砂固化 处置与全固废充 填采矿法， 该方法利用LF精炼渣 替代熟料， 与脱硫石膏和高炉矿渣制备冶金渣基 胶凝材料； 针对高泥尾砂开展不同胶砂比和料浆 浓度的胶结体强度和料浆流变试验以及胶结体 膨胀率与浸出液pH值测试； 建立胶结体强度、 膨 胀率、 料浆流变参数和胶结体浸出液pH值与胶砂 比和料浆浓度的关系； 以高泥砂料浆成本作为优 化目标， 以胶结体强度、 膨胀率、 料浆流变参数和 浸出液pH值作为约束条件， 建立和求解高泥尾砂 料浆优化模型。 该方法为工业固废资源化、 减量 化和无害化处置探索出一条途径， 从而提高充填 采矿的经济效益和环保效益， 促进充填采矿技术 推广应用。 权利要求书2页 说明书12页 附图4页 CN 113153419 B 2022.02.22 CN 113153419 B 1.一种精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法， 其特征在于： 包括步骤如 下： (1)根据采矿技术条件、 采矿方法、 充填系 统对胶结体强度、 体积膨胀性以及浸出液pH 值要求， 开展不同胶砂比和浓度胶结体强度和料浆流变试验， 建立并求解满足固废处置与 充填法采 矿要求的料浆优化模型； (2)利用LF精炼渣、 脱硫石膏和高炉矿渣制备冶金渣基胶凝材料， LF精炼渣为电弧炉精 炼钢的还原期操作中所形成的副产 物， 其碱度系数M>2.5； 冶金渣基胶凝材料粉磨后的粉体 比表面积≥45 0m2/kg， 含水率≤2％； (3)根据充填料浆优化配比， 利用充填系统制备高泥尾砂充填料浆， 采用充填管道输送 到地下采空区进行固化处置， 实现精炼渣协同高泥尾砂固化处置以及充填法采 矿； 所述步骤(1)中首先建立胶结体强度和体积膨胀率数学模型， 然后建立胶结体浸出液 pH的数学模型， 再建立充填料浆流变参数的数学模型， 最后建立高泥尾砂充填料浆配比优 化模型； 其中， 胶结体强度和体积膨胀率数 学模型为： R7d＝f1(x1,x2)、 R28d＝f2(x1,x2)、 V28d＝f3(x1,x2)； 其中， R7d、 R28d、 V28d分别代表胶结体7d强度、 胶结体28d强度和体积膨胀率； x1代表高泥 尾砂料浆的胶砂比， x2代表高泥尾砂料浆浓度； f1(x1,x2)、 f2(x1,x2)和f3(x1,x2)分别代表高 泥尾砂胶结体7d强度、 胶结体28d强度和28d胶结体的体积膨胀率数 学模型； 胶结体浸出 液pH的数 学模型为： pH28d＝f4(x1,x2)， 其中， pH28d代表胶结体浸出 液pH值， f4(x1,x2)代表胶结体浸出 液pH值的数 学模型； 充填料浆 流变参数的数 学模型为： RL＝f5(x1,x2)、 RN＝f6(x1,x2)； 其中， RL代表充填料浆的屈服应力； RN代表充填料浆的黏度系数； f5(x1,x2)、 f6(x1,x2)分 别代表充填料浆的屈服应力和黏度系数的数 学模型； 高泥尾砂充填料浆配比优化模型为： MinCT＝Min[c1y1+c2y2+c3y3] R7d＝f1(x1,x2)≥[R7d]、 R28d＝f2(x1,x2)≥[R28d]； V28d＝f3(x1， x2)≤[Vlim]、 pH28d＝f4(x1,x2)≤[pH]； RL＝f5(x1,x2)≤[ τ ]、 RN＝f6(x1,x2)≤[ η]； 其中， CT代表充填料浆成本， 单位为元/m3； c1代表冶金渣基胶凝材料成本， 单位为元/t； c2代表高泥尾砂成本， 单位为元/t； c3代表水的成本， 单位为元/t； y1代表冶金渣基胶凝材料 用量， 单位为t/m3； y2代表高泥尾砂用量， 单位为t/m3； y3代表水的用量， 单位为t/m3； [R7d]、 [R28d]代表胶结体7d和28d设计强度； [Vlim]代表28d胶结体膨胀率 设计值； [ τ]、 [ η]代表充 填 料浆屈服应力和黏度系数的设计值。 2.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法， 其特征 在于： 所述步骤(2)中LF精炼渣、 脱硫石膏和高炉矿渣的掺量范围为： LF精炼渣25％ ‑35％、 脱硫石膏10％‑15％、 高炉矿 渣50％‑65％。 3.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113153419 B 2在于： 所述 步骤(3)中充填料浆优化配比为： 当高泥尾砂中 ‑74μm含量≥80％， 料浆胶砂比范围为1:4 ‑1:6， 料浆浓度范围为56％ ‑ 62％； 当尾砂中 ‑74 μm含量为75％ ‑80％， 料浆胶砂比范围为1:6 ‑1:8， 料浆浓度范围为60％ ‑ 66％； 当尾砂中 ‑74 μm含量≤75％， 料浆胶 砂比范围为1:5 ‑1:10， 料浆浓度范围为64％ ‑72％。 4.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法， 其特征 在于： 所述 步骤(1)中； 当采用阶段嗣后充填采 矿法时， 胶结体设计强度为[R7d]＝1.0MPa、 [R28d]＝2.5MPa； 当采用上向分层充填采 矿法时， 胶结体设计强度为[R7d]＝1.5MPa、 [R28d]＝3.0MPa； 当采用下向分层充填采 矿法时， 胶结体设计强度为[R7d]＝2.5MPa、 [R28d]＝5.0MPa。 5.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法， 其特征 在于： 对于不发生强度膨胀劣化的高泥尾砂28d胶结体膨胀率设计值 为[Vlim]≤3％。 6.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法， 其特征 在于： 所述 步骤(1)的充填系统中， 当充填倍线为3‑6和自流输送， 料浆 流变参数设计值 为[ τ ]≤50Pa、 [ η]≤ 0.80Pa·s； 当充填倍线为1 ‑3和自流输送， 料浆流变参数设计值为[τ]≤100Pa、 [η]≤0.85Pa ·s； 当充填倍线≥7和泵压 输送时， 料浆 流变参数设计值 为[ τ ]≤15 0Pa、 [ η]≤ 0.90Pa·s。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113153419 B 3