Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2456456

(19)

RU

(11)

2456456

(13)

C1

(51) МПК E21F15/00 (2006.01)

C04B28/08 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011121908/03, 31.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

31.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 31.05.2011

(45) Опубликовано: 20.07.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 1673560 А1, 30.08.1991. RU 2396435 С1, 10.08.2010. RU 2270921 С1, 27.02.2006. RU 2302531 С2, 10.07.2007. RU 2282724 С1, 27.08.2006. SU 655678 А, 05.04.1979. SU 1476157 А1, 30.04.1989. СА 2352926 А1, 13.01.2002.

Адрес для переписки:

308015, г.Белгород, ул. Победы, 85, БелГУ, отдел интеллектуальной собственности, И.А. Киреевой

(72) Автор(ы):

Ермолович Елена Ахмедовна (RU),

Ермолович Олег Вячеславович (RU),

Ермолович Алексей Вячеславович (RU),

Кетов Сергей Борисович (UA),

Филимонов Анатолий Анатольевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)

(54) ТВЕРДЕЮЩАЯ ЗАКЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - исключение портландцемента и применение лежалого молотого шлака более низкого сорта и лежалой доломитовой муки при обеспечении нормативной прочности закладочного массива и подвижности закладочной смеси, увеличение объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона. Состав закладочной смеси, включающий молотый гранулированный доменный шлак, инертный заполнитель и воду, содержит указанный лежалый кислый шлак, а в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и дополнительно - молотую лежалую доломитовую муку и суперпластификатор СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный шлак - 11,5; указанные отходы - 56,4; указанная мука - 9,4; суперпластификатор СП-1 - 0,135; вода - остальное. 1 пр., 2 табл.

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 - песок и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 1,4-2; молотый гранулированный доменный шлак - 18,8-19,9; заполнитель - 62,8-63; вода - остальное [1].

Недостатками данной смеси являются низкая прочность (4,5 МПа в возрасте 180 суток), использование цемента и природного заполнителя.

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) и использование цемента.

Наиболее близким предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси, включающий молотый доменный гранулированный шлак, портландцемент, инертный заполнитель, молотый известняк и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: молотый доменный гранулированный шлак - 11,47-20,54; портландцемент - 0,22-1,83; инертный заполнитель - 54,79-64,27; молотый известняк - 1,37-4,18; вода - остальное. Инертный заполнитель содержит 8,8% пылевидных глинистых и илистых частиц, плотность 1,9 г/см 3 [3].

Недостатками данного состава являются - использование в качестве вяжущего дефицитного материала - цемента и шлака с высоким коэффициентом качества 2,1 табл.1, ограничение утилизации лежалого молотого доменного гранулированного шлака 3 сорта и лежалой доломитовой муки.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение портландцемента и применение лежалого молотого шлака более низкого сорта и лежалой доломитовой муки при обеспечении нормативной прочности закладочного массива и подвижности закладочной смеси, увеличение объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона.

Для решения поставленной задачи предложен состав закладочной смеси, включающий молотый гранулированный доменный шлак, инертный заполнитель и воду, причем содержит указанный лежалый кислый шлак, а в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и дополнительно молотую лежалую доломитовую муку и суперпластификатор СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный шлак - 11,5; указанные отходы - 56,4; указанная мука - 9,4; суперпластификатор СП-1 - 0,135; вода - остальное.

Технический результат - снижение расхода вяжущих, обеспечение нормативной прочности массива, утилизация лежалого молотого доменного гранулированного шлака с коэффициентом качества К=1,08, лежалой доломитовой муки и отходов обогащения железистых кварцитов при обеспечении нормативной прочности закладочного массива и подвижности закладочной смеси, снижение загрязнения окружающей среды.

Согласно официальным сайтам: http://www.ktprom.ru/plast.htm, www.yarhim.ru/news/2006/10/news15/?print=page, http://www.polyplastun.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. Лежалую доломитовую муку (средний размер частиц 35,18 мкм), которая хранилась в мешках в течение 6 лет (срок хранения доломитовой муки не более 1 года [4]), измельченную до среднего размера частиц 26,1 мкм, смешали с лежалым молотым кислым гранулированным доменным шлаком (средний размер частиц 31,87 мкм), который хранился в мешках в течение 4 лет (активность гранулированного доменного шлака падает при хранении свыше 1 года [5]) смешали с отходами обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (средний размер частиц 61,05 мкм) 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 90 суток, после чего определили механическую прочность с использованием испытательной машины Инстрон 5882. Получены следующие результаты: осадка конуса «СтройЦНИЛа» - 12 см, механическая прочность - 7,9 МПа при содержании шлака - 11,5%.

В прототипе при содержании цемента 0,22%, шлака 20%, инертный заполнитель 54%, механическая прочность - 5,4 МПа, осадка конуса «СтройЦНИЛа» - 11,5 см.

В табл.1 приведен химический состав доменного гранулированного шлака, а в табл.2 - исходный валовый состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей.

Таблица 1

Химический состав доменного шлака

Коэффициент качества К

CaO %

SiO 2 %

Al 2 O 3 %

MgO %

MnO %

Прочие, %

Прототип

2,1

37,4

31,0

24,0

4,1

0,4

3,1

Заявляемый

1,08

35,71

46,81

8,64

6,08

0,02

2,74

Гидравлические свойства доменного шлака оценивают по коэффициенту качества К ГОСТ 3476-74, который определяют по формулам:

при содержании окиси магния до 10%

при содержании окиси магния более 10%:

Для 1 сорта К=1,65, 2 сорта К=1,45, 3 сорта К=1,2.

Из таблицы следует, что поставленная задача исключения портландцемента и утилизации лежалого молотого шлака более низкого сорта и лежалой доломитовой муки при обеспечении нормативной прочности закладочного массива и подвижности закладочной смеси, увеличения объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона достигается при добавлении пластификатора СП-1 и молотой лежалой доломитовой муки, а в качестве заполнителя - отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов.

Использование предложенного технического решения полностью исключает потребление для закладочных работ дорогостоящего цемента, а также позволяет обеспечить высокие технологические свойства закладочных смесей - подвижность и нормативную прочность, замену шлака на более низкосортный, лежалый, утилизировать лежалую доломитовую муку и увеличить объемы утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона.

Литература

1. см. А.Л.Требуков. Применение твердеющей закладки при подземной добыче руд. - М.: Недра, 1981, с.31.

2. Патент РФ 2270921, опубликован 27.02.2006 г.

3. Авторское свидетельство 1673560, опубликован 30.08.1991 г.

4. ГОСТ 14050-93 Мука известняковая (доломитовая). Технические условия, с.10, п.5.5.

5. Технические указания по устройству оснований дорожных одежд из каменных материалов, не укрепленных и укрепленных неорганическими вяжущими. ВСН 184-75 / Минтрансстрой СССР. - М.: Транспорт, 1976, 36 с., п.4.7.

Формула изобретения

Состав закладочной смеси, включающий молотый гранулированный доменный шлак, инертный заполнитель и воду, отличающийся тем, что содержит указанный лежалый кислый шлак, в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и дополнительно - молотую лежалую доломитовую муку и суперпластификатор СП-1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный шлак

11,5

Указанные отходы

56,4

Указанная мука

9,4

Суперпластификатор СП-1

0,135

Вода

Остальное