利用矿山尾矿制备加气混凝土技术现状.pdf

第 2 3卷第 l 2期 2 0 1 4年 1 2月 中 国 矿 业 CHI NA MI NI NG M AGAZI NE Vo 1 23，No 12 De c 2O 14 利 用矿 山尾 矿 制备 加 气混凝 土技 术现 状 罗立群 ，舒 伟 。 ( 1 武汉理 工 大学 资源与 环境 工程 学 院 ，湖 北 武汉 4 3 0 0 7 0 ； 2 矿 物资 源加 工与 环境 湖北省 重 点 实验 室，湖 北 武 汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘 要 ：根据发展循环经济和矿 山清 洁生产 的开发思 路 ， 简述 了矿 山尾矿 的产 出和利用 现状 。针对 尾矿堆存侵 占土地 、 破坏生态环境 、 导致空气污染 、 易发生安全事故等危害 ， 介绍 了尾矿再选和 大宗消纳 等 综合利用 的两大途径 。叙述 了尾矿制备加气 混凝土 的技术特 征 ， 指出尾矿 加气混 凝土制 品具有尾 矿利用 量大 、 节能降耗显著、 保温隔热 、 质轻抗震 、 加工 容易等 综合优 良性能 ， 阐述 了加气 混凝土 制备机理 及其制 品的性能表征 ， 重点总结了利用铁 尾矿 、 铜 尾矿 、 黄金 尾矿 和其 它矿 山尾矿 制备 加气混 凝土 的技术 现状 。 结合加气混凝 土的生 产和工程 应用实际 ， 提 出尾矿 制备加 气混凝 土应重 点注意矿 山尾 矿粒度对 建材原 料 的适应性 、 活化石灰的质量与原料中钙质矿物 的影 响 、 注重科 学试验 和人才 培训 、 加强尾 矿建材 制品 的力 学性能研究 等实 际问题 。 关键词 ：矿 山尾矿 ；加气混凝 土；节能建材 ；综合利 用 中图分类号 ：T D 9 2 3 ；T D 9 2 6 ；TQ 0 2 8 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 4 4 0 5 l ( 2 0 1 4 ) 1 2 0 1 4 0 0 7 Te c hn o l o g y s t a t u s o f a u t o c l a v e d a e r a t e d c o nc r e t e b y u t i l i z i n g m i n e t a i l i ng s LUO Li qu n SH U W e i ( 1 C o l l e g e o f Re s o u r c e s a n d En v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g ，W u h a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，W u h a n 4 3 0 0 7 0，Ch i n a ； 2 Hu b e i Pr o v i n c e Ke y L a b o r a t o r y o f Mi n e r a l Re s o u r c e s Pr o c e s s i n g a n d E n v i r o n me n t ，Wu h a n 4 3 0 0 7 0 ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Ac c o r di ng t O d e ve l op me nt i de a on c i r c ul a r e c o no my a n d c l e a n p r o du c t i o n t O e xp l o i t i n g mi n e r a l r e s o u r c e s ， t h e p r e s e n t o u t p u t a n d h a r m o f p r o d u c i n g o n mi n e t a i l i n g s we r e b r i e f l y r e v i e we d Ta i l i n g s s t o c k p i l i n g h a v e t e r r i b l e e f f e c t s o n t h e e x p r o p r i a t i o n o f l a n d， t h e d e s t r u c t i o n o f t h e e c o l o g i c a l e n v i r o n me n t ， c a u s i n g a i r p o l l u t i o n， e a s y t O p r o d u c e t h e s a f e t y a c c i d e n t s ， e t c Th e r e f o r e ， t wo a p p r o a c h e s o f c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n o n t a i l i ngs ， i e ， r e c yc l i ng o f u s e f ul c o mpo ne nt s a nd bul k of c o ns u mpt i o n we r e i nt r od uc e d On t h e b a s i s o f d e s c r i p t i o n s o n t h e t e c h n i c a l f e a t u r e s o f r a i l i n g s ， r e l a t e d p r o p e r t i e s o f a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e ( AAC) wi t h l a r g e a mo u n t o f t a i l i n g s u t i l i z a t i o n ，s i g n i f i c a n t i n e n e r g y s a v i n g，t h e r ma l i n s u l a t i o n， l i g h t we i g h t ， e a s y p r o c e s s i n g， a s e i s ma t i c p e r f o r ma n c e we r e i n d i c a t e d r e s p e c t i v e l y， Th e t e c h n i c a l s t a t u s o f u t i l i z i n g i r o n t a i l i ng s， c opp e r t a i l i n gs， go l d t a i l i ngs a n d o t he r mi ne t a i l i ng s t O pr o duc e a ut o c l a ve d a e r a t e d c on c r e t e wa s s u mm a r i z e d i nt e ns i ve l y a f t e r t he pr e pa r a t i o n m e c ha ni s m of a ut o c l a ve d a e r a t e d c on c r e t e a n d t he c ha r a c t e r i z a t i o n o f a ut o c l a ve d a e r a t e d c o n c r e t e pr o d uc t we r e p r e s e nt e d i n t ur n Co mb i n i n g wi t h p r o d u c t i o n of a u t o c l a v e d a e r a t e d c o nc r e t e a n d a pp l i c a t i o n pr a c t i c e， Foc u s o f a t t e nt i on o f ut i l i z i n g t a i l i n g s t O pr o d uc i n g a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e s u c h a s mi n e t a i l i n g g r a n u l a r i t y o n t h e a d a p t a b i l i t y o f b u i l d i n g ma t e r i a l s ， e f f e c t s o n a c t i v a t e d l i me q u a l i t y a n d r a w c a l c i u m mi n e r a l s ， a t t e n t i o n t o t h e s c i e n t i f i c t e s t a n d t a l e n t t r a i n i n g， s t r e n g t h e n i n g t h e s t u d y o n me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t a i l i n g s b u i l d i n g ma t e r i a l s p r o d u c t s ， e t c i s r a i s e d i n t h e e n d Ke y wo r ds ： mi n e t a i l i n gs； a ut o c l a ve d a e r a t e d c on c r e t e； e n e r g y - s a v i ng b ui l di n g ma t e r i a l s； c ompr e he ns i ve ut i l i z a t i on 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 2 2 6 基金项 目：国家科技支撑计划项 目资助 ( 编号 ： 2 0 1 3 B AB 0 3 B 0 3 ) 作者简介 ：罗立群( 1 9 6 8 一) ， 男， 湖南长沙 人 ， 博士 ， 高级 工程师 ， 主 要从事矿物 资源 的高 效利 用 与清 洁生 产研 究。E ma i l ：l q l u o l l q h o t ma i l c o m 。 按照发展循环经济和转变传统粗放经济发展方 式 的思路 ， 矿山尾矿只是经济开发过程中的副产物 。 加强尾矿的高效利用 、 合理开发矿产资源 ， 实现清洁 生产 ， 以期 达 到资 源 开发 产 业 生 态 化 的 目标 。加 气 混凝土制品是集轻质、 保温、 防火 、 吸声 、 环保等诸多 第 1 2期 罗立群 ，等 ：利用矿山尾矿制备加气混凝土技术现状 1 4 1 优点的新型建筑材料 ， 而矿山尾矿作 为含硅量较高 的二 业废渣适宜作为加气混凝土 的主要原材料 ， 可 实现尾 矿 变废 为宝 ， 再资 源化 与循 环利 用 ， 具 有 较好 的环保和经济效益 1 。同时， 加气混凝土作为墙体 材料革新与建筑节能 的重要组成部分 ， 可以满足建 筑节能达到 5 0 的建筑标准要求 。本 文简述 了矿 山尾矿的产出现状 、 危害及综合利用途径 ， 重点阐述 了典 型矿 山尾 矿制 备 加 气 混凝 土技 术 现 状 ， 提 出 了 尾矿 制备 加气 混凝 土技 术 的主攻 方 向和研 究重 点 。 1 尾矿产 出现状、 危害与利用途径 1 1 矿 山尾 矿产 出现 状 随着 我 国经 济 的快 速 发 展 ， 加 快 了对各 种 矿产 资源的需求 ， 导致矿山尾矿 和尾矿库 的数量大 幅增 加 ，根据中国资源综合利用年度报告 ， 仅 2 0 1 1年 ， 我国尾矿产生量达 1 5 8 1 亿 t ， 同 比增长 1 3 5 ， 其 中铁尾 矿 8 O 6亿 t ， 铜 尾矿 3 0 7亿 t ， 黄金 尾矿 2 0 1亿 t ， 其 它有 色及稀 贵金 属尾 矿 1 3 4 亿 t ， 非金 属 尾矿 1 3 3亿 t 。2 0 0 7 2 0 1 1年 我 国主 要 尾 矿产 生情况见表 1 。2 0 0 9 2 0 1 1年尾 矿产生与综合 利 用 情况 见 表 2 。截 至 2 0 1 2年 底 ， 我 国 共 有 尾 矿 库 1 2 1) 7 3座 ， 与 2 0 0 7年相 比净 增 加 3 7 3 6座 ， 我 国的 尾 矿 库数 量 已经超 过 了世界 尾矿 库数量 的一半 以上 。 从表 1和表 2中我们可 以看出， 铁尾矿 占全部 尾：旷量的 4 6 ， 铁尾矿 已经成 为我 国排放量最大 、 利用率低的固体废弃物之一 ， 是 当前我 国工业固体 废 弃 物 的主 要 组 成 部 分 。我 国 的尾 矿 利 用 率 2 0 1 1 年 仅仅 达 到 了 1 7 0 ， 而 铁 尾 矿 的 利 用 率 还 不 到 1 0 ， 远远 低 于世界 发达 国家 6 O 以上 的综 合 利 用 水 平 。 1 2 矿 山尾矿 产生 的危 害 我国尾矿数量 巨大而利用率低 的现状 ， 不仅极 大 的浪费 了土地 资 源 和 矿石 资源 ， 而且 有 的尾 矿 中 还含有重金属离子和有毒物质等 ， 会 随着地下水进 入整个 自然循环系统 ， 极大的破坏生态与环境 ， 甚至 危 害 到人 的生命 财产 。 1 ) 尾矿 堆存 侵 占土地 。我 国大量 的尾矿 一般 采 用 堆 填处 置 ， 除支付 土地 征用 费 、 运 费 和填埋 费等 大 量的管理费用外， 尾矿的堆存挤 占土地 ， 浪费资源。 我 国中型 以 上 国有 矿 山企 业 的用 地 总 面 积 为 7 5 4 0 多万 h m ， 其中占用 2 1 6万 h m 为林用地， 2 1 l 4 3 万 h m 为耕用地 ， 5 6万 h m。为草用地 ， 其 占用百 分 比分别 为 2 8 7 4 、 2 8 0 4 、 7 4 3 ； 露 天尾 矿 场 的用 地 面积为 2 7 万 h m2 L 。 2 ) 破 坏生 态环境 。尾矿 中 的有害成 分 以及残 留 的选 矿药 剂也 对生 态环 境造 成严 重危 害 。重金属 元 素 C d 、 C u 、 C r 、 Hg 、 Mo 、 P b 、 Z n 、 As以及黄 铁矿、 磁 黄铁矿等金属硫化物和放射性物质普遍存在于采矿 废 石 中 ， 这 些 毒 物 随 雨 水 流 人 地 表 水 ， 渗 透 到 地 下 水 ， 对周 围农作物的生长产生影响 ， 导致农业减产 、 水生生物死亡_ 3 。如 ： 印度排出的尾矿中大多数1 5 g k g的有毒物质和重金属离子。在铁尾矿 、 选矿 用 的水 ， 甚 至周 边 地 区 的土 壤 中发 现 不 同浓 度 C u ， F e ， Mn ， Z n ， C r ， Mo ， Ni 和 C o等金属 ， 而且 在发 现 了 以上 重金 属元 素 。这些 有毒 物质一 旦 通过食 物链 进人人体 ， 将危及人体健康 ， 有我国近几年发生的血 铅 、 毒 姜 、 镉大米 等 事件 为证 。 表 1 2 0 0 7 2 0 1 1 年我 国主要尾矿产 生情 况 ( 1 0 。 t ) 表 2 2 0 0 9 2 0 1 1年尾矿产 出与综合利用情况 3 ) 导 致 空 气 污染 。矿 山尾 矿 多 已磨 至 0 1 5 0 0 7 mm 以下， 因长期堆存在地 面上， 暴露在大气 中 ， 经过 长 时间 的 日晒 雨 淋 ， 多 会 风 化成 粉 末 状 ， 遇 到 大风 季节 这些 尾 矿 粉末 就 会 随 风 扬起 ， 随 空气 漂 浮 ， 大气 就 发生 了严 重污染 。据 考证 ， 矿 山粉尘 是沙 尘 暴产 生 的重要 尘源 之一 ， 也 易导致 雾霾 天气 ， 影 响 空气质量的根源 5 。 4 ) 易发 生安 全事 故 。尾矿 坝或废 石 堆场设 置 不 当或管 理不 严 ， 形 成 安 全 隐 患 ， 易 造 成严 重 的溃 坝 、 滑 坡或 泥石 流 事 故 。1 9 9 2年 美 国西 弗 尼 亚 州 的一 座尾矿坝失事、 冲垮九座桥梁和一段公路 、 1 0 6人死 亡 ， 4 0 0余人无家可归 6 。2 0 0 8年 9月， 山西省襄汾 发生特大溃坝事故 ， 事故泄容量 2 6 8万 m。 ， 过泥面 积 3 O 2 h m ， 造 成 2 7 7人 死 亡 、 4人 失 踪 、 3 3人 受 伤 ， 直接经济损失达 9 6 1 9 2万元。 1 3 尾矿的综合利用途径概况 尾 矿是 二次 资 源 或放 错 地 点 的 原 料 ， 其综 合利 用 途径 总体 包 括 两方 面 7 ： 一 是尾 矿 作 为 二 次 资 源 l 4 2 中 国 矿 业 第2 3 卷 再选 ， 回收其 中的 有 价金 属 元 素 ， 如 ： 黄金 矿 山尾 矿 中有 5 O 9 6 左 右 的金 都 是可 以 回收 的【 7 。加 拿 大 E R C公 司 的金尾 矿再 处理 工程 ， 一期 处 理 5 0 Mt 尾 矿 ， 平均 品位 为 0 5 2 g t ， 采用 浮 选一 氰 化炭 浆 工艺 ， 平均 回 收 率 达 6 O ， 日处 理 尾 矿 量 可 达 2 4 Kt I_ 8 。 美 国犹它 州 阿尔丘 尔和 马格 纳铜选 厂处 理堆 积 的尾 矿 ， 得到含铜 2 O 及少量钼的精矿。澳大利亚北布 罗肯希 尔 公 司 从 老 尾 矿 中 回收 锌 ， 得 到 品 位 为 4 4 7 的锌精矿 ， 回收率达 8 7 3 _ g 。 二是 对不 可选 的尾 矿 ， 根 据 尾 矿 的 矿物 和 化 学 成分、 物理和机械性质分别按相近的各类非金属矿 应 用方 法开辟 应 用 途 径 。如 ： 低 贫 磁 铁 矿 的选 铁 尾 矿可用作生产建材、 微晶玻璃 、 污水处理等 的材料， 以及在土壤改 良、 土地复垦等方 面的综合利 用l_ 1 。 对 于尾 矿 的大宗 利用 途 径 ， 除传 统 的 尾 矿井 下 充 填 和 土地 复垦外 ， 用 于 建材 原 料 生 产 加 气 混凝 土 制 品 是极具发展前景的方向。 2尾 矿 制备加 气混 凝土 的技术 基础 2 1 加气混 凝 土 的定 义及 分类 蒸 压 加 气 混 凝 土( Au t o c l a v e d Ae r a t e d C o n c r e t e ， 简 称AAC)又 称 蒸 压 多 孔 混 凝 土 ( Au t o c l a v e d C e l l u l a r C o n c r e t e ， 简称 AC C) L 1 是 以 硅 质 材料 和钙质 材 料 为 主要 原 料 ， 掺 加 适 量 的发 气 剂并加水进行混合搅拌 ， 由化学反应形成孔隙， 经浇 注成型、 坯体静停与切割后， 再经蒸压养护等工艺过 程制成的多孔硅酸盐砌块 。 按原材料的种类 ， 蒸压加气混凝土砌块主要有 蒸压 水 泥一 石 灰一 砂 、 蒸 压水 泥一 石灰一 粉 煤 灰 、 蒸 压 水 泥一 矿渣一 砂 、 蒸压 水泥一 石 灰一 尾 矿 、 蒸压 水泥一 石 灰一 沸 腾炉渣、 蒸压水泥一 石灰一 煤矸石 、 蒸压石灰一 粉煤灰加 气混凝土砌块等 7种 ， 上述各种蒸压加气 昆凝土砌 块总称为加气混凝土砌块 。 2 2 生 产加气 混凝 土 的优越 性 虽 然尾矿 的利 用 途 径 有 许 多种 ， 但 从 尾 矿 的消 纳量 、 节 能减 排 、 利 用 前 景 及 环 境 保 护 方 面综 合 考 虑 ， 尾矿加气混凝土具有优 于其它方法 或普通建材 一 系列 特性 与优 点 。 1 ) 尾矿利用量大 。通过制备加气混凝土砌块， 可 以消 耗大 量 尾 矿 ， 尾 矿 掺 和 量 可 达 5 O 7 0 ， 并达到节能 、 节地 、 利废和环境保护的作用 。浙江中 厦新型建材有 限公 司I 】 利用绍兴平铜集 团选矿废 渣( 粉末) 、 采矿废渣( 碎屑) 等废弃物为主要原料， 生 产蒸压加气混凝土砌块等节能环保新型墙体材料 ， 每年生产用尾矿 5 6 7万 t ， 创造 良好经济效益的同 时， 实现了资源的综合利用和环境的有效保护 ， 经济 社会 效益 双赢 。 2 ) 节能降耗显著 。加 气混凝 土的生产 能耗较 低 ， 是耗材较少的墙体保温隔热材料 。常用建筑材 料的总生产能耗见表 3 。 表 3常用建筑材料的总生产能耗 从 表 3中可 以看 出 ， 加 气 混凝 土 的总 生产 能 耗 最 低 ， 可 使 我 国 从 北 方 到 南 方 的 建 筑 节 能 达 到 5 0 ， 部分地区节能高达 6 5 ， 它也是唯一能满 足 建筑节能 6 5 要求 的单一墙体材料 ， 具有广阔的市 场发 展前 景l 1 。 3 ) 保温隔热性好 。加气混凝土材料内部存在的 大量微小气孔 ， 使其导热率大大降低。常用建筑材 料的导热系数见表 4 。 表 4常用建筑材 料的导 热系数 ( W m K) 从表 4中可以看出， 加气混凝土在几种常用建筑 材料中的导热系数最低 ， 具有良好的保温隔热性能。 4 ) 质 轻 、 抗震 性 能 优 良。加 气 混凝 土 的容 重 一 般为 4 0 0 7 0 0 k g m。 ， 仅为黏土砖 的 1 3 ， 钢筋混凝 土的 1 5 ， 故可使建筑物 的 自重大大减 轻。按现在 住宅建筑 的 自重计 算l_ 1 ， 砖混 房屋 自重 达 1 3 1 5 t m ， 混凝土砌块建筑 自重 1 0 1 5 t m ， 加气 混凝 土 房 自重 只有 0 7 5 0 8 t m 。 ( 天津 异 型 柱 框 轻 体 系) 。在 同样 的地 震烈度 作 用下 ， 建筑 物 自重轻 1 2 ， 则水平地震作用标准值也小 1 2 。 5 ) 加工 容 易 ， 施 工 方 便 。加 气 混 凝 土 材 料 可加 工性 能优 良， 材料 可锯 、 可 钉 、 可 钻 、 可粘 、 便于 施工 。 6 ) 耐火 、 吸声。加气混凝土本身属于不燃物质 ， 即使在高温下也不会产生有害气体 ； 耐火性能良好 ， 并且由于较高的孑 L 隙率 ， 还具有较好 的吸声等综合 性能 。 2 3 尾矿 加气 混凝 土 的制备 原理 在水热合成条件下 ， 原料 中钙质和硅质材料经 过一系列物理化学变化生成加气混凝土 ， 其 中的结 第 1 2期 罗立群，等：利用矿山尾矿制备加气混凝土技术现状 1 4 3 晶托贝莫来石、 水化硅酸钙等水化相决定着加气混 凝 土 的性能 l_ 1 。 制备蒸压加气混凝土制品时， 在常压下 ， 石灰在 水 中溶 解 后 ， 和 水 泥 中 的 各 种 矿 物 ， 如 ： C 。 S 、 C z S 、 C A、 C AF先发生水化反应 ， 生成 C a ( OH) 、 各 种 类 型 的 C S H 胶 凝 物 质 以及 少 量 的 水 化 硫 铝 酸 钙 晶体 ， 进行 式 ( 1 ) ( 7 ) 反 应u 。 石灰 水化 ： C a O+H O C a ( OH) 2 ( 1 ) C 3 S水 化 ： 3 C a O S i O 2 +n H2 O x C a O S i O 2 y H O+ ( 3 一 x ) Ca ( OH) 2 ( 2 ) C 2 S水 化 ： 2 C a O S i O 2 + mH2 O x C a O S i O 2 yH 2 o十 ( 2 一 x ) Ca ( OH ) 2 ( 3) C 。 A 水化 ： C 。 A+C H+1 2 H C AH1 。 ( 4 ) C AH 。 +3 C S H ( 石膏) +1 4 HAF t ( 钙矾石) + ( ： H ( 5 ) AF t 十2 C AH 。 - 3 AF m( 水化硫铝酸钙) +C H + 2 OH ( 6 ) C A F( 铁 铝 酸 四 钙 ) 水 化 ： C AF+ 2 C H + 6 CSH2+ 5 0H一 2 C。 ( A ， F)3 CS H3 2 ( 7) c 。 s水化 时析 出 C a ( OH) ：提 高 料 浆 碱 度 有 利 于铝 粉 发 气 ， C 。 A 水 化 加 速 料 浆 初 塑 性 强 度 的 增 长 ， 水化硫铝酸钙晶体的形成有利于提高坯体强度。 2 4 尾矿加气混凝土性能的表征 可按照 国标 蒸 压加 气混 凝土 性能试 验方 法 ( GB T1 1 9 6 9 - 2 0 0 8 ) 测 定 尾 矿 加 气混 凝 土制 品 的 绝= F 密度、 抗压强 度、 干燥 收缩值 、 热导率 、 抗冻性 、 隔声量 、 吸水率等性能， 以检验加气混凝土制品的质 量 。以上海市场通用加气混凝土砌块产品的规格及 技术性能为例， A3 5 B 0 6级加气混凝土表观密度为 6 0 0 k g m。 ( 优 等 品 ) ， 抗 压 强 度 为 3 5 MP a ， 干 燥收缩值为O 5 O mm m， 热导率为0 1 6 W ( 1T I K) 等 。 3 尾矿制备加气混凝土的技术现状 国家 中长 期发 展规 划把 综合 治污 与废弃 物循 环 利用 作 为优先 发展 方 向 ， 矿 山尾 矿 制 备建 材 的研 究 与开发已取得长足的发展 ， 表 5列举了近年来利用 矿山尾矿制备加气混凝土 的技术汇总， 表明在铁矿 尾矿、 铜尾矿 、 黄金尾矿等领域均可成 功地制备 ， 有 的 已逐 步走 向产 业化 应用 。 3 1 铁尾矿制备加气混凝土砌块 铁尾矿是冶金矿山的主要 固体废弃物， 通常富 含较高的硅酸盐矿物 ， 可用 于制备加气混凝土 。我 国铁 尾矿 堆存 量在 所 有 尾 矿量 中所 占 比例最 大 ， 如 何合 理有 效地 利用 铁尾 矿 ， 达到节 能减 排 、 保 护环 境 意义 重 大 。 王 长龙 等_ 1 。 人 以铁 尾 矿 为 主要 原 料 制 备 加 气 ? 昆 凝土 ， 研究了铁尾矿的细度和掺量对其性能 的影 响 。铁尾 矿 的细度 减 小 ， 使 颗 粒 表 面 的 可溶 物 质 与 C a ( OH) 的接触面增大 ， 有利于尾矿中 S i O 的扩 散或溶解 ， 有利于托 贝莫来 石的结 晶， 提高反应速 率 ， 生成 更 多 的 水 化 产 物 ， 在 蒸 压 条 件 下 C S H 凝 胶能更好的转化成托贝莫来石 。但是细度过小( 几 十微米 以下 ) 使 未反 应 的残核 过分 细小 ， 不 能形 成 良 好 的气 孔结 构 ， 也不 利 于 S i O 在 C a ( OH) 碱性 溶 液 中的扩散或溶解 ， 使托贝莫来石的结晶形态较差 ， 制品的抗压强度 降低 。提高铁尾矿 的掺量可使水化 产物之间的空隙充分填充； 使托贝莫来石 的数量增 加 ； 由针 片状变 为 短纤维 状 ， 相互交 叉形 成 了 网状 结 构； 使制品的抗压强度提高 ； 但制品的绝干密度随之 提高 。铁尾矿掺量过高使结晶良好 的托贝莫来石数 量减少， 网状结构变得相对松散 ， 导致制品的抗压强 度 降低 。 表 5矿山尾矿制备加气混凝土技术汇总表 磁铁矿 7 2 6 1 4 0 3 6 1 1 O 2 3 6 赤铁矿 7 2 4 8 7 3 7 6 0 1 o 2 5 5 硫铁矿 6 0 3 9 8 4 3 5 0 2 O 7 5 2 2 5 1 4 4 5 2 5 3 6 3 0 2 0 1 0 3 5* 5 铜尾矿 4 3 9 7 3 3 5 3 2 3 4 8 2 O 6 7 7 2 1 1 4 5 4 6 3 1 0 2 5 2 黄金尾矿 7 5 80 6 8 8 2 2 2 钨尾矿 8 3 3 3 4 8 6 6 4 1 2 2 O 4 磷尾矿 6 O 0 5 1 2 O 6 6 5 6 2 6 4 2 6 铅锌尾矿6 2 2 2 1 3 9 0 5 0 2 5 2 5 8 9 6 +0 0 7 4 mm1 1 V o + 0 0 7 4 mm 1 7 5 8 5 9 O 9 O 一 9 2 090 0 5 5 0 5 7 4 8 3 0 6 0 0 6 O 4 7 4 1 0 0 1 6 5* 5 2 0 1 0 0 0 3 7 5 4 0 0 5 7 0 5 3 4 5 0 8 0 0 5 8 6 3 2 0 7 0 0 6 0 3 6 1 4 0 0 5 5 3 6 4 1 4 0 0 6 4 3 7 3 0 5 8 3 6 5 6 0 7 注 ： *为砂 浆比重 ； *为水淬高炉矿渣 ； *为石灰与石膏总量。 1 4 4 中 国 矿 业 第2 3 卷 李德忠等 人重点考察 了静停养护 阶段养护 温度与养护时间对铁尾矿加气混凝土制品性能的影 响。浇注温度、 养护温度及前期养护时间都对制 品 强度有一定程度 的影响， 影响机理各不相 同。温度 太高， 坯体硬化速度快 ， 容易产生憋气现象 ， 导致气 孔结构不均匀 ， 从而使制 品强度 下降 ； 养 护时间过 长 ， 制品强度提高不 明显， 且时间太长 ， 直接影响到 生产效率 的高低 。浇注 温度为 5 5 、 养护温 度为 7 0 、 养护时间为 8 h时， 制品内部能够形成 良好的 气 孔 结 构 ， 制 品 强 度 最 佳 ， 绝 干 抗 压 强 度 约 达 6 M Pa。 3 2铜尾矿制备加气混凝土 对 铜尾 矿综 合利 用 的研究 主要集 中在 尾矿 再选 与有价 元 素的综 合 回收利 用 、 尾 矿 回填与 复垦 、 尾矿 作土壤改 良剂与微量元素肥料 、 尾矿制备建筑材料 。 在利用铜尾矿制备建筑材料方面 ， 已有利用铜尾矿 制备蒸养标准砖 、 蒸压灰砂砖等报道 ， 但这类建材制 品的附加值低 ， 受运距 的约束 ， 限制了产品的大规模 生产 。在 国家禁 止使 用粘 土砖 以及 提倡建 筑节 能 的 背景 下 ， 加 气混 凝土 的应 用前景 被广 泛看好 l 2 。 钱嘉伟等口 。 。 通过试 验以及 X RD、 S E M 微观分 析手段， 讨论了天然石膏掺量对铜尾矿加气 昆 凝 土 抗压强度的影响， 矿 山尾矿制备加气混凝土总体工 艺流程 见 图 1 。结果 显 示 ， 天 然 石 膏 的 多少 对 铜 尾 矿加 气混 凝土 制 品强 度 的影 响非 常 重要 ， 在 一定 条 件下 ， 当天然石膏掺量为 5 时 ， 加气混凝土制品在 蒸养过程 中形成大量结晶良好 的托贝莫来石和一定 数量 的 C s _ H( B ) ， 两 者 相 互 穿 插 搭 接 ， 紧 密 结 合 ， 此 时加气 混凝 土制 品 的强 度较 不掺 入 天然石 膏 的增 幅达 2 1 。 图 1 矿 山尾矿 制备加气混凝 总体 工艺流 程 黄晓燕等 人研究采用非石灰原料体系， 充分 利用铜尾矿排放地区的水淬高炉矿渣作为主要 的钙 质 材料 ， 节 省 了 石 灰 ， 有 利 于 C O 的 减 排 。采 用 铜 尾矿一 矿渣一 水泥一 风积砂的原材料体系 ， 确定 了利用 铜尾矿制备蒸压加气混凝土的工艺参数和最佳配合 比 ： 铜尾矿质 量 分数 3 O ， 矿 渣质 量 分 数 3 5 ， 风积 砂 质量分数 2 0 9 6 ， 水泥熟料 质量分 数 1 O ， 石膏 质量 分数 5 ， 铝粉质 量分数 0 1 0 ， 减 水剂质 量分数 0 8 ， 水料 比0 3 7 5 ， 拌和水温( 4 8 2 ) 。铜尾矿加 气混凝土主要水化产物为板状托贝莫来石和硬石膏。 3 3黄金尾矿制备加气混凝土 在 黄金 矿产 资源 开发 中 ， 由于 金 矿 石 的 品位 较 低 ， 经选矿生产工艺后产 生 比其它金属矿石更多 的 尾矿。当前 ， 集 轻质 、 保温、 防火、 吸声 、 环保等诸多 优点于一身的加气混凝土每年需消耗数 以亿 t 计 的 细沙 ， 以尾矿替代细沙生产加气混凝土， 将成为尾矿 开发 利用 的重要 方式 之一 。 陈伟等_ 3 1 人以山东招远金矿的金尾矿为主要 原料 ， 研究了加气混凝土制品的强度和容重受石膏 掺量和体系硅钙比的影响。表明石膏可以调节加气 混 凝 土 的凝 结 时间 、 提 高坯 体前 期强 度 ， 但 对制 品 的 绝干 强度影 响不 显 著 ， 其 适 宜 的 掺量 为 尾 矿 、 水 泥 、 石灰、 石膏总质量的 3 ； 托贝莫来石结 晶的程度和 数量决定了加气混凝土制 品的强度 ， 其结 晶的程度 和数 量又 受原 料钙 硅 比的影 响 ， 试 验 确 定 的适 宜钙 硅 比为 0 7 。 林积梁 3 。 综合利用黄金尾矿、 瓷土尾矿和废石 膏等工业废渣制备加气混凝土砌块 ， 开发 出首家利 用黄金和瓷土尾 矿开发 出“ 水泥一 石灰一 黄金尾矿一 瓷 土尾 矿” 生产加 气混 凝土 砌块 产 品的生产 工 艺 ， 并 生 产 出的 抗 压 强 度 为 A 3 5 、 容 重 B 0 6质 量 的 产 品 。 抗压 强度 为 A5 0 、 容 重 B 0 7产 品 的成功 开 发 ， 解 决 了利用黄金尾矿和瓷土尾矿生产 A5 0级加气混凝 土砌 块 的技术 难题 ， 具有 创新 性 ， 该工 艺在 国 内处 于 领先 水平 。 3 4 其 他尾 矿制 备加气 混凝 土 江 西钨矿 占全 国储 量 的 1 4 ， 而 且 对 钨 尾 矿 的 开发利用还 比较少 。章未琴_ 2 。 选用 赣州的某 钨尾 矿 ， 研究发现钨尾矿 中含有 大量 的活性 s i O。 ， 经磨 细后 ， 通 过活 性指 数 试 验分 析发 现 ， 在 常 温 常 压 下 ， 钨 尾矿 为 3 O 的掺 量时 2 8 天 的钨尾 矿 胶 砂试 件 抗 压活性 指 数达 到 7 0 9 6 ， 而 4 0 的掺 量也 能 达 到 6 0 左 右 ； 通 过 活性激 发试 验发 现 ， 加 入早 强剂 和碱 激发剂 ， 钨 尾矿 的活性 可 以进一 步提 高 ， 特 别对 早期 强度的提高有很大作用； 通过加入活性掺合料 ， 对钨 尾矿 的改 性 ， 可 以提 高后 期 强 度 。通 过 正 交 试 验分 析原材料对加气混凝土性能 的影响 ， 得到制备钨尾 第 1 2 期 罗立群 ，等 ：利用矿 山尾矿 制备 加气 混凝 土技术现状 1 4 5 矿加气混凝土 的各种原材料 为： 水泥 1 0 2 0 ， 石 灰 1 8 9 6 2 0 ， 石 膏 4 ， 铝 粉 为 0 0 8 0 1 4 ， 水料 比 0 5 5 0 6 。优 化 配 比所 制 得 B 0 6 级 和 B 0 7 级 加气 混凝 土具 有较 好抗 冻性 和耐 水性 。 武汉理工大学李方 贤l_ 2 用铅锌尾矿生产加气 混 凝土 。分 析 了水 料 质量 比 、 浇 注温 度 和 铝 粉 膏 的 掺 量对 加气 混凝 土发 气 的影 响 ， 以及 铅锌 尾矿 、 水 泥 和 调节 剂对 加气 混凝 土强度 的影响 。制备 出加 气 混 凝土的抗压强度 和抗冻 性达到 了 B 0 6级合格 品要 求 ， 导热系数 、 干燥 收缩值和放射性满足国家标准 。 磷 尾矿 是制 造磷 酸或磷 肥 生产企 业 排放 的一 种 工 业废 渣 ， 很 难有 效 地 利 用 ， 长 年 屯 积 污染 严 重 ， 有 效地利 用 此 工业 废 弃 物 是值 得 探 讨 的问 题。李 杰 利用湖北黄麦岭磷化集团排放的磷尾矿 ， 探讨 了大掺 量磷 尾矿 制 作 加 气 混凝 土 的生 产 工 艺 参数 。 表 耳 目P $ 3 2 5水 泥 掺 量 为 6 ， 磷 尾 矿 掺 量 为 6 5 ， 生石 灰 掺量 为 2 6 4 ， 石 膏 掺 量 为 2 6 ， 铝 粉 掺 量 为 0 1 4 ( 按 胶 凝 材 料 的 量 )