利用低硅铁尾矿生产加气混凝土砌块的试验

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正如我们所知道的，在矿产资源开发利用的正常作业流程中，会产生大量废弃的废石和尾矿，据不完全统计，我国每年矿山开采作业产生的尾矿约2亿吨，这个速度还在以10%的速度逐年增加。这个数字后面，是众多的尾矿坝(尾矿库)等占用大量可耕作土地，并且不可避免地污染水体、土壤和大气，对生态环境造成危害。不但如此，在2010年夏季发生的多次震惊国内外的泥石流灾害中，有多起尾矿库溃坝造成的淹没村庄农田，并造成了数目骇人的人员伤亡。因此，河南强源加气块设备技术专家认为，尾矿的处理利用研究已经到了刻不容缓的地步，如果治理的当，不但可以治理环境，而且可以变废为宝，化害为利，形成巨大的经济效益和社会效益，造福社会。近几个月来，河南强源加气砖设备技术人员对某铁矿尾矿作了大量的探索研究，成功地试制成了低硅铁尾矿加气混凝土砌块，从而为这类低硅铁尾矿的开发利用开辟了新途径。

1加气混凝土砌块及其特性

加气混凝土砌块是硅质材料(如砂、粉煤灰、尾矿粉等)和钙质材料(如水泥、石灰等)加水并加入适量的发气剂和其他附加剂，经混合搅拌、浇注、发泡、胚体静停和切割后，再经蒸压养护制成的一种，性能优良的新型轻质建筑材料，具有质量轻、保温性能好和可加工性等优点，受到建筑业的普遍重视。用于生产加气混凝土砌块的砂，一般要求SiO2含量>70%，并要求石英含量>40%。

2该铁矿尾矿的物质成分特点

我们对该铁矿的尾矿及其不同粒级筛析产物作了化学分析、光学显微镜和X射线粉晶衍射分析，以查明其物质成分特点。

2.1矿物成分

经光学显微镜和X射线粉晶衍射牛定量分析，该铁矿尾矿的主要矿物为长石、石英硬石膏，次要矿物为方解石、白云石、石膏、云母、绿泥石、黄铁矿、氧化铁矿物，微量闪石类矿物(透闪石和阳起石)、蒙脱石等。

2.2尾矿的物质成分特点

铁矿尾矿的物质成分有以下特点:

(1)尾矿中的SiO2含量约50%左右，而且主要以长石形式存在，石英含量小于10%，并含有约10%石膏类矿物。由于该尾矿中的SiO：含量较低且石英含量较少，不能满足生产加气混凝土的硅质原料要求，必须添加某些硅质原料。(河南强源混凝土加气块设备专家组可以体统此类矿物检验。)尾矿中石膏含量较高，在研制加气混凝土时可以不必添加石膏。

(2)随尾矿粒径的由粗到细，各化学组分呈规律性变化，看着石料破碎生产线价格。SiO2含量逐渐降低，Fe2O，和S的含量则逐渐升高。这就表明在细粒级尾矿中富含硫铁矿，可以加以回收利用，余下的尾矿可以作建筑材料的原料。

3尾矿加气混凝土砌块的研制

3.1原材料

(1)尾矿采用武汉钢铁公司该铁矿的尾矿。

(2)石灰采用某硅酸盐制品厂焙烧的石灰。有效CaO285.0%左右，消化时间为3.5分钟，消化温度为91摄氏度。

(3)水泥采用某水泥厂生产的425#普通硅酸盐水泥，其比表面积为400cm2/g。

(4)铝粉采用某制品厂生产的水溶性铝粉。

3.2利用低硅铁尾矿生产加气混凝土砌块的试验的工艺流程

根据原材料的性质、特点，制订其工艺流程图。

3.3工艺参数

(1)水泥与石灰之比

试验确定水泥与尾砂的用量，调整石灰与水泥的比例进行对比试验，粉煤灰加气混凝土砌块价格 。

随水泥与石灰的比例增加，制品强度随之上升，当增至1:1左右时，强度最大，若继续增加，则强度反而降低。故而、本试验中水泥与石灰最佳比为1:1。

(2)添加硅质材料的用量

本次研究所采用的铁尾矿中SiO2含量为50%左右，来达到生产加气混凝土对原料中SiO2含量的一般要求，因此必须加入一定量高硅材料以提高原料的含硅量。为了探讨外加硅质材料用量对加气混凝工强度的影响，以黄砂作为添加硅质材料，其他条件固定，黄砂在配合比中的用量分别为5%、8%、11%、15%、20%、30%。

随尾矿与添加硅质材料的比例降低，强度随之升高，当黄砂的用量约为8%时，制品的出釜强度基本达到国家标准。为了充分利用尾矿，降低成本，其比例应选择较低的为宜。经对比实验表明，本研究中添加硅质材料最佳用量为11%-20%。

(3)钙硅比

钙硅比是加气混凝土制品各种原料中氧化钙的总和与二氧化硅总和的摩尔比。

钙硅比与凝结时间、强度等性能都有密切关系，当钙质材料过多，料浆升温激烈，稠化速度很快，发气速度跟不上，气孔结构一般不好，水化速度不太完全，对制品强度是不利的。根据有关资料，水泥-石灰-砂加气混凝土的Ca/Si在0.7～0.8之间。河南强源混凝土加气块设备专家组的测定表明，在其他条件相同情况下，改变钙质材料总量与硅质材料总量比例，我们发现随着钙质材料用量的增加，制品强度随之增加，且达到最高值后，随着用量再增加时，强度便开始降低。最佳钙质材料与硅质材料之比为3:7，经计算最佳Ca/Si为0.75左右。

(4)铝粉用量

固定其他任何条件，只改变铝粉的用量。

随铝粉用量增加，容重越来越轻，制品的强度越来越低。这主要是因为铝粉用量增加，发气率增大，孔隙率变大，且气泡过大，不利于制品强度。

除上述工艺参数之外，试验中还对水料比、调节剂用量、搅拌时间、料浆温度、静停养护时间和温度等参数进行探索研究，并确定了其最佳值，这里从略。

3.4铁尾矿加气混凝土的物理性能

本试验研究所试制的铁矿尾砂加气混凝土经按国家标准测试，其容重为600kg/m3,平均抗压强度约为3.5MPa，最小为2.8MPa，符合国家标准要求。

4结论

(1)该铁矿尾矿可以生产600级的加气混凝土，为低硅铁尾矿的回收开辟了一条新途径。

(2)试验中最佳水泥与石灰的比例为1:1。

(3)试验中外加硅质材料的用量在5%到30%之间变化时，制品强度增加很快，其最佳强度的外加硅质材料用量11%-20%。

(4)试验中最佳钙质材料/硅质材料为3:7，经计算最佳钙硅比为0.75。钙质材料的用量不能太多，否则对制品强度影响明显。

(5)铝粉用量明显影响着制品强度，在生产中应严格控制，本试验最佳铝粉用量为千分之0.8。