利用鐵尾礦生產(chǎn)混凝土多孔磚的試驗(yàn)研究

摘要：在對(duì)鐵尾礦的放射性、粒度組成和組成元素等基本性能進(jìn)行檢測(cè)和系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,以此為主要原料，普通硅酸鹽水泥為膠凝材料,配以礦石子以及各種外加劑,在常溫、常壓條件下養(yǎng)護(hù)而制成混凝土多孔磚。并對(duì)該多孔磚進(jìn)行了試驗(yàn)分析，它的主要性能指標(biāo)符合國(guó)家建材標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)定,為尾礦的綜合利用開(kāi)辟了有效途徑。利用尾礦生產(chǎn)混凝土多孔磚,既可以解決骨料來(lái)源,又能夠解決尾礦的處置問(wèn)題,具有非常好的應(yīng)用前景，符合國(guó)家建材節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：尾礦；多孔磚；綜合利用

尾砂作為精礦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，由于其種類(lèi)繁多、性質(zhì)復(fù)雜，因此我國(guó)對(duì)尾礦的綜合利用率比較低，大量堆存的尾礦，不僅占用了土地和農(nóng)田，且嚴(yán)重污染了環(huán)境和危害人類(lèi)健康；而另一方面，尾礦又大多具有可利用的價(jià)值，是可再利用的資源。在礦產(chǎn)資源日漸枯竭的今天，尋求尾礦綜合利用使之變廢為寶是礦山工作的重要課題之一^[1-2]。我國(guó)建筑材料一直以實(shí)心粘土普通磚為主，土地破壞不僅帶來(lái)了嚴(yán)重的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，且引起嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)景觀問(wèn)題，危害自然環(huán)境和人類(lèi)健康。

由于能源、資源、環(huán)境保護(hù)三方面的迫切需要，充分利用尾礦是當(dāng)前迫切需要解決的任務(wù)，世界各國(guó)投入了大量資金、人力、物力，對(duì)尾礦等固體廢棄物的性能及其利用進(jìn)行了大規(guī)模、大面積、大范圍、多領(lǐng)域的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)，取得了很多有價(jià)值的研究成果^[4]。本項(xiàng)目提出利用某鐵礦公司鐵尾礦開(kāi)發(fā)對(duì)人體和周邊環(huán)境無(wú)害的建筑材料，減少了尾礦庫(kù)庫(kù)容，達(dá)到資源化利用的效果，還可以節(jié)約大量的天然資源，為實(shí)現(xiàn)尾礦的資源化利用提供了新的思路。

1 原料分析

根據(jù)混凝土多孔磚結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，本項(xiàng)目利用硅酸鹽水泥/普通硅酸鹽水泥為膠結(jié)材料、鐵尾礦渣以及碎石等為集料研制混凝土多孔磚。制得混凝土多孔磚各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合JC943《混凝土多孔磚》標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求。

　1.1尾礦

首先對(duì)所選用尾礦的基本性能進(jìn)行檢測(cè)分析研究，再根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)及其性能研究，探索生產(chǎn)多孔磚可行性。通過(guò)委托中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，對(duì)鐵礦尾礦粉的放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40比活度按照國(guó)標(biāo)GB6566-2001進(jìn)行了詳細(xì)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：鎮(zhèn)江韋崗鐵礦有限公司的鐵礦尾礦粉屬于A類(lèi)裝修材料，該類(lèi)材料的產(chǎn)銷(xiāo)和使用范圍不受任何限制，韋崗鐵礦脫水過(guò)濾尾砂性能指標(biāo)見(jiàn)表1、表2。

表1韋崗鐵礦尾礦粒度組成

根據(jù)各種資料與參考文獻(xiàn)記錄，砌塊原料一般要求成分中硫含量小于0.5%，無(wú)活性硅，才能保證制品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，從上表中可看出，該公司尾礦由透明和不透明礦物組成，主要為石英、長(zhǎng)石、角閃石、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等，對(duì)制作砌塊的質(zhì)量不會(huì)造成影響。

1.2 碎石

碎石的破碎加工方法將會(huì)影響到碎石顆粒形狀及級(jí)配，從而影響制品的最終強(qiáng)度。最好的碎石形狀是接近正方形的小立方體石塊，片狀或針狀者都不宜用來(lái)拌制高標(biāo)號(hào)混凝土。而該公司礦石加工后得到的碎石也符合條件，可以直接利用。

　1.3 水泥

采用32.5普通硅酸鹽水泥。

2 試驗(yàn)研究

　　2.1配合比設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)初期在碎石的選擇上采用了兩種石子，一種為礦石子，一種為在外采購(gòu)的普通石子，結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備及工藝要求適當(dāng)摻加普通硅酸鹽水泥為膠結(jié)材,廢渣用量要達(dá)85%以上，具體配比見(jiàn)表3。

2.2生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖1。

圖1 生產(chǎn)工藝流程

2.3 制作方法和要求

按所定配合比要求，稱量精確；人工加水反復(fù)均勻翻拌，要求過(guò)程中盡量少加水，翻拌直至充分混合、顏色均勻?yàn)橹埂?

將干拌合料堆成堆，在中間作一凹槽，將適量的水倒入一半左右在凹槽中。然后仔細(xì)翻拌，并徐徐加入剩余的水，繼續(xù)翻拌。從加水完畢時(shí)算起，至少應(yīng)翻拌6次。將混凝土拌合物填入模具，用振動(dòng)棒振搗密實(shí)，并用拌鏟抹平表面；靜置2h可脫模；混凝土成型后做自然養(yǎng)護(hù)28d，并作常規(guī)檢測(cè)。

3 測(cè)試結(jié)果

試生產(chǎn)過(guò)程中，模具改用鋼制模具，大大提高了脫模速度，提高了生產(chǎn)力，并且由于模具表面光滑，有效減少了混凝土中氣泡的產(chǎn)生，同時(shí)降低了脫模過(guò)程中磚體的扭動(dòng)、變形，從而降低了對(duì)磚塊強(qiáng)度的影響。然后對(duì)工業(yè)化試生產(chǎn)的多孔磚進(jìn)行了系統(tǒng)地檢測(cè)，對(duì)其性能及其應(yīng)用進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)的研究工作。從磚的尺寸偏差和外觀質(zhì)量的檢驗(yàn)結(jié)果看，由于是機(jī)械加壓高頻震動(dòng)成型工藝生產(chǎn),各部位尺寸相對(duì)穩(wěn)定，偏差極小。尺寸偏差、外觀質(zhì)量、顏色和吸水率都符合NY/671-2003國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，其中抗壓強(qiáng)度檢測(cè)如表4所示。

試驗(yàn)研究測(cè)試結(jié)果表明，該產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度達(dá)到了一定級(jí)別，試樣最高強(qiáng)度達(dá)到25MPa，成品最高強(qiáng)度為15MPa。測(cè)試結(jié)果表明配比A1與配比B2的抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到15MPa。由于配比B2的水泥含量較低，相對(duì)的生產(chǎn)成本也較低，所以本次試驗(yàn)的6個(gè)配比中，配比B2為最佳方案。

6種配比的試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，用該鐵礦的礦石子和尾礦分別為骨料配制的混凝土能完全達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，其各種性能與普通粗細(xì)骨料配制的混凝土基本一致。甚至使用礦石子為骨料的混凝土強(qiáng)度在配比為B2時(shí)達(dá)到最高，說(shuō)明骨料可以完全由尾礦及礦石子組成。

通過(guò)上述配比可以看出，尾礦混凝土磚其固體廢棄物的最高利用量在原料配比中可達(dá)85%，其中尾礦用量可達(dá)30%。本著既要大量地利用固體廢棄物，又能使原料成本降為最低的目的，綜合考慮各種因素，通過(guò)試生產(chǎn)階段的調(diào)試，可以得出最佳的原料配合比來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，把原料成本控制在最低水平。

4 結(jié)論

綜上所述，尾礦可以作為骨料生產(chǎn)混凝土多孔磚，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面都是可行的，可以有效降低生產(chǎn)中的原料成本。同時(shí)利用礦山的固體廢料來(lái)生產(chǎn)混凝土磚不僅變廢為寶，創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，給面臨資源枯竭的礦山尋找出一條新的產(chǎn)業(yè)道路，而且減輕了尾礦堆存存在的安全隱患，保護(hù)了礦山的生產(chǎn)和生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)礦山的生態(tài)建材之路，生產(chǎn)出的綠色建材產(chǎn)品也是國(guó)家大力提倡發(fā)展的新型墻體材料，市場(chǎng)前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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