《利用宽城县铁尾矿制作免烧砖的研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《利用宽城县铁尾矿制作免烧砖的研究.doc（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、利用宽城县铁尾矿制作免烧砖的研究何绍顕（天津理工大学 材料科学与工程学院，天津300191）摘 要本文针对宽城铁尾矿对矿区污染严重问题，提出使用宽城铁尾矿制造免烧砖的思想，在本文中对铁尾矿免烧砖的成型工艺进行了研究，确定了利用宽城铁尾矿制造免烧砖的最佳配比方案、养护条件和加压压力，所制备的免烧砖样品符合“非烧结垃圾尾矿砖JC/T422-2007”的MU15标准,比同等强度的免烧砖水泥用量降低一倍。本项目不但解决了铁尾矿的综合利用问题，还大大提高了免烧砖的质量，降低了成本。关键词： 铁尾矿 高炉水淬渣 免烧砖Study on preparation of non-burnt brick from
2、 iron tailings of kuanchengHE Shao-xian ,JIN Jing ,ZHENG Jian ,MU Qiao ,ZHOU Xiao-yu(School of Materials Science and Engineering , Tianjin University of Technology , Tianjin 300191 ,China)ABSTRACTThe article is based on Iron tailings causing serious pollution problem in mining area in KuanCheng, pro
3、posing the thought of using Iron tailings to produce Baking-free brick. In the article the molding process of Baking-free brick of Iron tailings were studied. The best proportion schemes, the maintainance condition and compression pressure of Baking-free brick were determined. The sample of Baking-f
4、ree brick prepdprepared was complied with the MU15 standards of “The nonsintering waste tailings brick JC/T422-2007” and lower the cement volume of Baking-free brick double than equal intensity. The project not only solves the comprehensive utilization problem of Iron tailings, but also improves the
5、 quality of Baking-free brick and reduces the cost.Key Words：Iron tailings Furnace water-quenching slag Baking-free brick0引言近年来，宽城县矿业经济发展迅速，矿业生产成为全县的支柱产业，但在矿业蓬勃发展的同时，也产生了大量固体废弃物铁尾矿和废矿渣。如果按照一吨铁精粉产生1.6吨铁尾矿来计算，本县在2006年生产550万吨精铁粉，产生的铁尾矿为867万吨。铁尾矿由于粒度细，造成扬尘和水质污染相当严重。堆放铁尾矿的铁尾矿库投资巨大，如果铁尾矿库的建造不达标，则存在巨大的环境污染
6、和安全隐患。高炉水淬矿渣由于块大，密度小，堆放侵占农田，同样造成极大的危害。铁尾矿和高炉水淬矿渣含有大量的非金属矿物，在建材方面有很好的利用价值。综合利用铁尾矿制作免烧砖立足于大量消耗尾矿、产品销路广、能耗低和生产工艺简单【1】【3】。不仅能够保护环境，实现低碳排放，而且为社会和企业带来巨大经济效益。本课题通过对河北省宽城县铁尾矿成分、密度和粒度研究，并分析铁尾矿活性的激活剂，研制出以宽城铁尾矿及当地资源为原料，生产低成本、高质量免烧砖的配方和工艺，用免烧砖代替当地的使用的烧结砖可以为当地环境保护和经济发展带来巨大效益。1铁尾矿分析1.1铁尾矿化学成分经过测试，河北省宽城县地区铁尾矿属于高硅型
7、铁尾矿，其中含有二氧化硅77%，三氧化二铝5.1%，不含铅、镉、铬、汞、砷等有害元素和放射性物质，是优质的建筑材料成分，其化学成分如表1。表1 宽城铁尾矿化学成分 %成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O含量775.12.66.94.72.41.5根据有关资料，生产建筑制品对原料SiO2成分的要求大于65%，建筑制品即可达到足够的强度和耐磨性。1.2铁尾矿的粒度和堆积密度经过铁尾矿筛分测试，其细度模数为0.98，可以作为生产免烧砖细集料使用。经过铁尾矿密度测定，其平均密度为1.41g/cm3。集料适宜的密度为1.22.5 g/cm3，符合规定。如果密度过低，免烧砖的强度低；
8、密度太高，免烧砖的保温隔热性能就会降低。1.3铁尾矿的活性分析铁尾矿中存在着一些矿物胶体，在石膏碱性环境激发下，这种胶体可与水泥中的胶体发生离子交换，形成新的凝胶物质，增强了免烧砖的强度。研究表明，水泥在水化过程中与石英颗粒能较紧密地结合，仅次于石灰石和白云石。而且石膏还能解决铁尾矿过细而引起的免烧砖脱砂等问题。2免烧砖试验研究使用铁尾矿、高炉水淬矿渣等矿物废弃物为主要原料，以硅酸盐水泥为矿物胶。另外，石膏可以作为铁尾矿、高炉水淬矿渣的活性激活剂，增加免烧砖的强度，并减小水泥的用量。2.1试验试块本试验试块设计强度为10MPa，所选水泥为32.5普通硅酸盐水泥。将原料称重混匀、加水充分搅拌后放
9、入模具中在压力机上压制成型，其压力大小选取2325MPa。试块尺寸为505050。试块成型流程如图1。计量计量计量铁矿渣水泥铁尾矿石膏水一次混合二次混合成 型计量自然养护图1 免烧砖试块成型流程图2.2养护条件试块压制出模后进行28天自然养护。养护后测定免烧砖试块抗压强度。3试验分析影响试验结果的因素主要有铁尾矿和高炉水淬矿渣的配比、水泥含量、石膏含量等。3.1铁尾矿与高炉水淬矿渣配比对试块性能影响高炉水淬矿渣是炼铁过程中产生的废弃物，经过高温熔融，经水淬急剧冷却液态熔融矿渣而得到的产品。其中大多数固化为玻璃体渣，其特点质量轻、并具有潜在的胶凝活性【4】。经测定高炉水淬渣的细度模数为3.21，
10、可以提高原料的总体粒度。所谓的颗粒级配良好，就是骨料中大小颗粒相互搭配，彼此镶嵌，较大一级颗粒形成的空隙由次一级颗粒填充，次一级颗粒构成的空隙再由下一级颗粒填充，一级级填充下去，使之达到紧密堆积，空隙率最小，中心质含量最低，从而达到既提高材料强度、韧性和耐久性，又节省凝胶材料的目的【5】。因此颗粒级配良好是制备优质产品的关键因素。水泥含量为18%、水含量为9%保持不变，经过标准养护，测定水淬矿渣与铁尾矿之比对试块强度的影响，结果如图2。图2 水淬矿渣与铁尾矿配比对免烧砖强度影响由图2可以看出，水淬矿渣与铁尾矿之比为4:65:5时，免烧砖强度最大，并且可以使免烧砖的强度。3.2石膏含量对试块性能
11、影响为了达到所需强度，需要水泥含量较大，同时在标准养护后会出现脱砂现象。为了解决上述问题，在免烧砖中加入适当含量的石膏，为水淬矿渣和铁尾矿提供碱性环境，激发水淬矿渣潜在的凝胶活性，提高免烧砖强度，同时能够避免试样出现脱砂现象。水淬矿渣与铁尾矿之比为4:6、水含量为9%保持不变，分别选取石膏含量从4%10%进行研究，经过标准养护，测定石膏含量对免烧砖强度影响，结果如图3。图3 水泥含量对免烧砖强度影响由图3可以看出，随着石膏含量改变，免烧砖强度急剧改变，对强度影响较大。石膏含量在6%8%免烧砖强度最大。3.3在石膏环境中水泥含量对试块性能影响为了增加铁尾矿利用率，降低成本，减少水泥用量，同时保证
12、免烧砖强度，在加入少量石膏后可以适当降低水泥含量。石膏含量为6%、水含量为9%、水淬矿渣与铁尾矿配比为4:6保持不变，分别取水泥含量为10%18%，经过标准养护，测定水泥含量对免烧砖强度影响，结果如图4。图4 在碱性环境中水泥含量对免烧砖强度的影响由图4可以看出，在加入6%的石膏后，当水泥含量为10%时，抗压强度能够达到17.5MPa，超过设计强度，符合标准。当水泥含量在12%16%时，强度迅速增加。4结论（1）高炉水淬矿渣质量轻、细度模数比铁尾矿高，而且胶凝活性也高，配合铁尾矿制作免烧砖，不但可以提高免烧砖的强度，还有利于制造轻质建材，并能减小单独使用铁尾矿制造免烧砖而出现的脱砂缺陷。高炉水
13、淬矿渣与铁尾矿之比为4:65:5时，免烧砖强度最大。（2）石膏可以激发高炉水淬矿渣的胶凝活性，大幅度地提高免烧砖的强度，加入6%石膏，免烧砖强度可以提高一倍，并可以显著减少水泥含量，以降低成本，含量6%8%免烧砖强度最大。（3）利用宽城铁尾矿制造免烧砖的最佳配比方案如下：铁尾矿 37%44.4%高炉水淬矿渣 29.6%37%水泥 10%石膏 6%8%水 9%10%养护条件：28天标准养护；施压压力：2325MPa；免烧砖样品抗压强度1719MPa，并表面细腻，无明显脱砂现象，吸水率良好，符合“非烧结垃圾尾矿砖JC/T422-2007”的MU15标准,比同等强度的免烧砖水泥用量降低一倍。本项目不
14、但解决了铁尾矿的综合利用问题，还大大提高了免烧砖的质量，降低了成本。5铁尾矿免烧砖发展前景国家在墙改政策中提出“禁止毁田制砖，保护土地资源，保护生态环境”的口号时，特别明确指出从2003年6月起，在170个城市禁止生产和使用粘土实心砖，其他城市也将陆续取缔粘土实心砖的生产【6】。而尾矿免烧砖将会逐步取代粘土砖的生产，成为建材市场的主流。尾矿免烧砖的成功研制，不仅减少了资源的浪费，变废为宝，降低了产品的成本，更重要的是治理了环境的污染，真正的做到了资源的综合利用，具有显著的经济效益和社会效益，具有广阔的应用发展前景。参考文献1 郭春丽.利用铁尾矿制造建筑用砖J.砖瓦，2006（2）：42-442 梅元杰，赵鑫.免烧砖替代烧结黏土砖的可行性研究J.大众科技，2006（8）：40-413 贾青梅，张锦瑞，李凤久.铁尾矿的资源化利用J.矿业工程，2006,4（3）：7-94 刘建生，沈燕华，张树青等.宝钢高炉水淬矿渣自身水硬性和活性的关系J.粉煤灰，2009（3）：11-135 闫振甲，何艳君.免烧砖生产实用技术M.北京：化学工业出版社，2009：816 袁建雄，刘维平.国内尾矿在建筑材料中的应用现状及发展前景J.中国非金属矿工业导刊，2005（1）：13-16