利用低硅鐵尾礦生產(chǎn)加氣混凝土砌塊的試驗(yàn)

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正如我們所知道的，在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的正常作業(yè)流程中，會(huì)產(chǎn)生大量廢棄的廢石和尾礦，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年礦山開采作業(yè)產(chǎn)生的尾礦約2億噸，這個(gè)速度還在以10%的速度逐年增加。這個(gè)數(shù)字后面，是眾多的尾礦壩(尾礦庫(kù))等占用大量可耕作土地，并且不可避免地污染水體、土壤和大氣，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。不但如此，在2010年夏季發(fā)生的多次震驚國(guó)內(nèi)外的泥石流災(zāi)害中，有多起尾礦庫(kù)潰壩造成的淹沒村莊農(nóng)田，并造成了數(shù)目駭人的人員傷亡。因此，河南強(qiáng)源加氣塊設(shè)備技術(shù)專家認(rèn)為，尾礦的處理利用研究已經(jīng)到了刻不容緩的地步，如果治理的當(dāng)，不但可以治理環(huán)境，而且可以變廢為寶，化害為利，形成巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，造福社會(huì)。近幾個(gè)月來，河南強(qiáng)源加氣磚設(shè)備技術(shù)人員對(duì)某鐵礦尾礦作了大量的探索研究，成功地試制成了低硅鐵尾礦加氣混凝土砌塊，從而為這類低硅鐵尾礦的開發(fā)利用開辟了新途徑。

1加氣混凝土砌塊及其特性

加氣混凝土砌塊是硅質(zhì)材料(如砂、粉煤灰、尾礦粉等)和鈣質(zhì)材料(如水泥、石灰等)加水并加入適量的發(fā)氣劑和其他附加劑，經(jīng)混合攪拌、澆注、發(fā)泡、胚體靜停和切割后，再經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)制成的一種，性能優(yōu)良的新型輕質(zhì)建筑材料，具有質(zhì)量輕、保溫性能好和可加工性等優(yōu)點(diǎn)，受到建筑業(yè)的普遍重視。用于生產(chǎn)加氣混凝土砌塊的砂，一般要求SiO2含量>70%，并要求石英含量>40%。

2該鐵礦尾礦的物質(zhì)成分特點(diǎn)

我們對(duì)該鐵礦的尾礦及其不同粒級(jí)篩析產(chǎn)物作了化學(xué)分析、光學(xué)顯微鏡和X射線粉晶衍射分析，以查明其物質(zhì)成分特點(diǎn)。

2.1礦物成分

經(jīng)光學(xué)顯微鏡和X射線粉晶衍射牛定量分析，該鐵礦尾礦的主要礦物為長(zhǎng)石、石英硬石膏，次要礦物為方解石、白云石、石膏、云母、綠泥石、黃鐵礦、氧化鐵礦物，微量閃石類礦物(透閃石和陽(yáng)起石)、蒙脫石等。

2.2尾礦的物質(zhì)成分特點(diǎn)

鐵礦尾礦的物質(zhì)成分有以下特點(diǎn):

(1)尾礦中的SiO2含量約50%左右，而且主要以長(zhǎng)石形式存在，石英含量小于10%，并含有約10%石膏類礦物。由于該尾礦中的SiO：含量較低且石英含量較少，不能滿足生產(chǎn)加氣混凝土的硅質(zhì)原料要求，必須添加某些硅質(zhì)原料。(河南強(qiáng)源混凝土加氣塊設(shè)備專家組可以體統(tǒng)此類礦物檢驗(yàn)。)尾礦中石膏含量較高，在研制加氣混凝土?xí)r可以不必添加石膏。

(2)隨尾礦粒徑的由粗到細(xì)，各化學(xué)組分呈規(guī)律性變化，看著石料破碎生產(chǎn)線價(jià)格。SiO2含量逐漸降低，F(xiàn)e2O，和S的含量則逐漸升高。這就表明在細(xì)粒級(jí)尾礦中富含硫鐵礦，可以加以回收利用，余下的尾礦可以作建筑材料的原料。

3尾礦加氣混凝土砌塊的研制

3.1原材料

(1)尾礦采用武漢鋼鐵公司該鐵礦的尾礦。

(2)石灰采用某硅酸鹽制品廠焙燒的石灰。有效CaO285.0%左右，消化時(shí)間為3.5分鐘，消化溫度為91攝氏度。

(3)水泥采用某水泥廠生產(chǎn)的425#普通硅酸鹽水泥，其比表面積為400cm2/g。

(4)鋁粉采用某制品廠生產(chǎn)的水溶性鋁粉。

3.2利用低硅鐵尾礦生產(chǎn)加氣混凝土砌塊的試驗(yàn)的工藝流程

根據(jù)原材料的性質(zhì)、特點(diǎn)，制訂其工藝流程圖。

3.3工藝參數(shù)

(1)水泥與石灰之比

試驗(yàn)確定水泥與尾砂的用量，調(diào)整石灰與水泥的比例進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，粉煤灰加氣混凝土砌塊價(jià)格 。

隨水泥與石灰的比例增加，制品強(qiáng)度隨之上升，當(dāng)增至1:1左右時(shí)，強(qiáng)度最大，若繼續(xù)增加，則強(qiáng)度反而降低。故而、本試驗(yàn)中水泥與石灰最佳比為1:1。

(2)添加硅質(zhì)材料的用量

本次研究所采用的鐵尾礦中SiO2含量為50%左右，來達(dá)到生產(chǎn)加氣混凝土對(duì)原料中SiO2含量的一般要求，因此必須加入一定量高硅材料以提高原料的含硅量。為了探討外加硅質(zhì)材料用量對(duì)加氣混凝工強(qiáng)度的影響，以黃砂作為添加硅質(zhì)材料，其他條件固定，黃砂在配合比中的用量分別為5%、8%、11%、15%、20%、30%。

隨尾礦與添加硅質(zhì)材料的比例降低，強(qiáng)度隨之升高，當(dāng)黃砂的用量約為8%時(shí)，制品的出釜強(qiáng)度基本達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為了充分利用尾礦，降低成本，其比例應(yīng)選擇較低的為宜。經(jīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，本研究中添加硅質(zhì)材料最佳用量為11%-20%。

(3)鈣硅比

鈣硅比是加氣混凝土制品各種原料中氧化鈣的總和與二氧化硅總和的摩爾比。

鈣硅比與凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度等性能都有密切關(guān)系，當(dāng)鈣質(zhì)材料過多，料漿升溫激烈，稠化速度很快，發(fā)氣速度跟不上，氣孔結(jié)構(gòu)一般不好，水化速度不太完全，對(duì)制品強(qiáng)度是不利的。根據(jù)有關(guān)資料，水泥-石灰-砂加氣混凝土的Ca/Si在0.7～0.8之間。河南強(qiáng)源混凝土加氣塊設(shè)備專家組的測(cè)定表明，在其他條件相同情況下，改變鈣質(zhì)材料總量與硅質(zhì)材料總量比例，我們發(fā)現(xiàn)隨著鈣質(zhì)材料用量的增加，制品強(qiáng)度隨之增加，且達(dá)到最高值后，隨著用量再增加時(shí)，強(qiáng)度便開始降低。最佳鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料之比為3:7，經(jīng)計(jì)算最佳Ca/Si為0.75左右。

(4)鋁粉用量

固定其他任何條件，只改變鋁粉的用量。

隨鋁粉用量增加，容重越來越輕，制品的強(qiáng)度越來越低。這主要是因?yàn)殇X粉用量增加，發(fā)氣率增大，孔隙率變大，且氣泡過大，不利于制品強(qiáng)度。

除上述工藝參數(shù)之外，試驗(yàn)中還對(duì)水料比、調(diào)節(jié)劑用量、攪拌時(shí)間、料漿溫度、靜停養(yǎng)護(hù)時(shí)間和溫度等參數(shù)進(jìn)行探索研究，并確定了其最佳值，這里從略。

3.4鐵尾礦加氣混凝土的物理性能

本試驗(yàn)研究所試制的鐵礦尾砂加氣混凝土經(jīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，其容重為600kg/m3,平均抗壓強(qiáng)度約為3.5MPa，最小為2.8MPa，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4結(jié)論

(1)該鐵礦尾礦可以生產(chǎn)600級(jí)的加氣混凝土，為低硅鐵尾礦的回收開辟了一條新途徑。

(2)試驗(yàn)中最佳水泥與石灰的比例為1:1。

(3)試驗(yàn)中外加硅質(zhì)材料的用量在5%到30%之間變化時(shí)，制品強(qiáng)度增加很快，其最佳強(qiáng)度的外加硅質(zhì)材料用量11%-20%。

(4)試驗(yàn)中最佳鈣質(zhì)材料/硅質(zhì)材料為3:7，經(jīng)計(jì)算最佳鈣硅比為0.75。鈣質(zhì)材料的用量不能太多，否則對(duì)制品強(qiáng)度影響明顯。

(5)鋁粉用量明顯影響著制品強(qiáng)度，在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制，本試驗(yàn)最佳鋁粉用量為千分之0.8。