羅立群，舒 偉

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070)

按照發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)粗放經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的思路，礦山尾礦只是經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的副產(chǎn)物。加強(qiáng)尾礦的高效利用、合理開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，以期達(dá)到資源開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的目標(biāo)。加氣混凝土制品是集輕質(zhì)、保溫、防火、吸聲、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)的新型建筑材料，而礦山尾礦作為含硅量較高的工業(yè)廢渣適宜作為加氣混凝土的主要原材料，可實(shí)現(xiàn)尾礦變廢為寶，再資源化與循環(huán)利用，具有較好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益[1]。同時(shí)，加氣混凝土作為墻體材料革新與建筑節(jié)能的重要組成部分，可以滿足建筑節(jié)能達(dá)到50%的建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。本文簡(jiǎn)述了礦山尾礦的產(chǎn)出現(xiàn)狀、危害及綜合利用途徑，重點(diǎn)闡述了典型礦山尾礦制備加氣混凝土技術(shù)現(xiàn)狀，提出了尾礦制備加氣混凝土技術(shù)的主攻方向和研究重點(diǎn)。

1 尾礦產(chǎn)出現(xiàn)狀、危害與利用途徑

1.1 礦山尾礦產(chǎn)出現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加快了對(duì)各種礦產(chǎn)資源的需求，導(dǎo)致礦山尾礦和尾礦庫(kù)的數(shù)量大幅增加。根據(jù)中國(guó)資源綜合利用年度報(bào)告，僅2011年，我國(guó)尾礦產(chǎn)生量達(dá)15.81億t，同比增長(zhǎng)13.5%，其中鐵尾礦8.06億t，銅尾礦3.07億t，黃金尾礦2.01億t，其它有色及稀貴金屬尾礦1.34億t，非金屬尾礦1.33億t。2007～2011年我國(guó)主要尾礦產(chǎn)生情況見(jiàn)表 1。2009～2011年尾礦產(chǎn)生與綜合利用情況見(jiàn)表 2。截至2012年底，我國(guó)共有尾礦庫(kù)12273座，與2007年相比凈增加3736座，我國(guó)的尾礦庫(kù)數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了世界尾礦庫(kù)數(shù)量的一半以上。

從表 1和表 2中我們可以看出，鐵尾礦占全部尾礦量的46%，鐵尾礦已經(jīng)成為我國(guó)排放量最大、利用率低的固體廢棄物之一，是當(dāng)前我國(guó)工業(yè)固體廢棄物的主要組成部分。我國(guó)的尾礦利用率2011年僅僅達(dá)到了17.0%，而鐵尾礦的利用率還不到10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國(guó)家60%以上的綜合利用水平。

1.2 礦山尾礦產(chǎn)生的危害

我國(guó)尾礦數(shù)量巨大而利用率低的現(xiàn)狀，不僅極大的浪費(fèi)了土地資源和礦石資源，而且有的尾礦中還含有重金屬離子和有毒物質(zhì)等，會(huì)隨著地下水進(jìn)入整個(gè)自然循環(huán)系統(tǒng)，極大的破壞生態(tài)與環(huán)境，甚至危害到人的生命財(cái)產(chǎn)。

1)尾礦堆存侵占土地。我國(guó)大量的尾礦一般采用堆填處置，除支付土地征用費(fèi)、運(yùn)費(fèi)和填埋費(fèi)等大量的管理費(fèi)用外，尾礦的堆存擠占土地，浪費(fèi)資源。我國(guó)中型以上國(guó)有礦山企業(yè)的用地總面積為7540多萬(wàn)hm2，其中占用21.6萬(wàn)hm2為林用地，2114.3萬(wàn)hm2為耕用地，5.6萬(wàn)hm2為草用地，其占用百分比分別為28.74%、28.04%、7.43%；露天尾礦場(chǎng)的用地面積為2.7萬(wàn)hm2 [2]。

2)破壞生態(tài)環(huán)境。尾礦中的有害成分以及殘留的選礦藥劑也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。重金屬元素Cd、Cu、Cr、Hg、Mo、Pb、Zn、As以及黃鐵礦、磁黃鐵礦等金屬硫化物和放射性物質(zhì)普遍存在于采礦廢石中，這些毒物隨雨水流入地表水，滲透到地下水，對(duì)周?chē)r(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、水生生物死亡[3]。如：印度排出的尾礦中大多數(shù)1～5 g/kg的有毒物質(zhì)和重金屬離子。在鐵尾礦、選礦用的水，甚至周邊地區(qū)的土壤中發(fā)現(xiàn)不同濃度Cu，F(xiàn)e，Mn，Zn，Cr，Mo，Ni和Co等金屬，而且在發(fā)現(xiàn)了以上重金屬元素[4]。這些有毒物質(zhì)一旦通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，將危及人體健康，有我國(guó)近幾年發(fā)生的血鉛、毒姜、鎘大米等事件為證。

表1 2007～2011年我國(guó)主要尾礦產(chǎn)生情況/(×108 t)

表2 2009～2011年尾礦產(chǎn)出與綜合利用情況

3)導(dǎo)致空氣污染。礦山尾礦多已磨至0.15～0.07 mm以下，因長(zhǎng)期堆存在地面上，暴露在大氣中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的日曬雨淋，多會(huì)風(fēng)化成粉末狀，遇到大風(fēng)季節(jié)這些尾礦粉末就會(huì)隨風(fēng)揚(yáng)起，隨空氣漂浮，大氣就發(fā)生了嚴(yán)重污染。據(jù)考證，礦山粉塵是沙塵暴產(chǎn)生的重要塵源之一，也易導(dǎo)致霧霾天氣，影響空氣質(zhì)量的根源[5]。

4)易發(fā)生安全事故。尾礦壩或廢石堆場(chǎng)設(shè)置不當(dāng)或管理不嚴(yán)，形成安全隱患，易造成嚴(yán)重的潰壩、滑坡或泥石流事故。1992年美國(guó)西弗尼亞州的一座尾礦壩失事、沖垮九座橋梁和一段公路、106人死亡，400余人無(wú)家可歸[6]。 2008年9月，山西省襄汾發(fā)生特大潰壩事故，事故泄容量26.8萬(wàn)m3，過(guò)泥面積30.2 hm2，造成277人死亡、4人失蹤、33人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)9619.2萬(wàn)元。

1.3 尾礦的綜合利用途徑概況

尾礦是二次資源或放錯(cuò)地點(diǎn)的原料，其綜合利用途徑總體包括兩方面[7]：一是尾礦作為二次資源再選，回收其中的有價(jià)金屬元素，如：黃金礦山尾礦中有50%左右的金都是可以回收的[7]。加拿大ERC公司的金尾礦再處理工程，一期處理50 Mt尾礦，平均品位為0.52 g/t，采用浮選-氰化炭漿工藝，平均回收率達(dá)60%，日處理尾礦量可達(dá)24 Kt[8]。美國(guó)猶它州阿爾丘爾和馬格納銅選廠處理堆積的尾礦，得到含銅20%及少量鉬的精礦。澳大利亞北布羅肯希爾公司從老尾礦中回收鋅，得到品位為44.7%的鋅精礦，回收率達(dá)87.3%[9]。

二是對(duì)不可選的尾礦，根據(jù)尾礦的礦物和化學(xué)成分、物理和機(jī)械性質(zhì)分別按相近的各類(lèi)非金屬礦應(yīng)用方法開(kāi)辟應(yīng)用途徑。如：低貧磁鐵礦的選鐵尾礦可用作生產(chǎn)建材、微晶玻璃、污水處理等的材料，以及在土壤改良、土地復(fù)墾等方面的綜合利用[10]。對(duì)于尾礦的大宗利用途徑，除傳統(tǒng)的尾礦井下充填和土地復(fù)墾外，用于建材原料生產(chǎn)加氣混凝土制品是極具發(fā)展前景的方向。

2 尾礦制備加氣混凝土的技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 加氣混凝土的定義及分類(lèi)

蒸壓加氣混凝土(Autoclaved Aerated Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)AAC)又稱(chēng)蒸壓多孔混凝土(Autoclaved Cellular Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)ACC)[11]是以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原料，摻加適量的發(fā)氣劑并加水進(jìn)行混合攪拌，由化學(xué)反應(yīng)形成孔隙，經(jīng)澆注成型、坯體靜停與切割后，再經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝過(guò)程制成的多孔硅酸鹽砌塊。

按原材料的種類(lèi)，蒸壓加氣混凝土砌塊主要有蒸壓水泥-石灰-砂、蒸壓水泥-石灰-粉煤灰、蒸壓水泥-礦渣-砂、蒸壓水泥-石灰-尾礦、蒸壓水泥-石灰-沸騰爐渣、蒸壓水泥-石灰-煤矸石、蒸壓石灰-粉煤灰加氣混凝土砌塊等7種，上述各種蒸壓加氣混凝土砌塊總稱(chēng)為加氣混凝土砌塊。

2.2 生產(chǎn)加氣混凝土的優(yōu)越性

雖然尾礦的利用途徑有許多種，但從尾礦的消納量、節(jié)能減排、利用前景及環(huán)境保護(hù)方面綜合考慮，尾礦加氣混凝土具有優(yōu)于其它方法或普通建材一系列特性與優(yōu)點(diǎn)。

1)尾礦利用量大。通過(guò)制備加氣混凝土砌塊，可以消耗大量尾礦，尾礦摻和量可達(dá)50%～70%，并達(dá)到節(jié)能、節(jié)地、利廢和環(huán)境保護(hù)的作用。浙江中廈新型建材有限公司[12]利用紹興平銅集團(tuán)選礦廢渣(粉末)、采礦廢渣(碎屑)等廢棄物為主要原料，生產(chǎn)蒸壓加氣混凝土砌塊等節(jié)能環(huán)保新型墻體材料，每年生產(chǎn)用尾礦56.7萬(wàn)t，創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用和環(huán)境的有效保護(hù)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益雙贏。

2)節(jié)能降耗顯著。加氣混凝土的生產(chǎn)能耗較低，是耗材較少的墻體保溫隔熱材料。常用建筑材料的總生產(chǎn)能耗見(jiàn)表3。

表3 常用建筑材料的總生產(chǎn)能耗

從表 3中可以看出，加氣混凝土的總生產(chǎn)能耗最低，可使我國(guó)從北方到南方的建筑節(jié)能達(dá)到50%，部分地區(qū)節(jié)能高達(dá)65%，它也是唯一能滿足建筑節(jié)能65%要求的單一墻體材料，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景[13]。

3)保溫隔熱性好。加氣混凝土材料內(nèi)部存在的大量微小氣孔，使其導(dǎo)熱率大大降低。常用建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)見(jiàn)表4。

表4 常用建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)/(W/m·K)

從表4中可以看出，加氣混凝土在幾種常用建筑材料中的導(dǎo)熱系數(shù)最低，具有良好的保溫隔熱性能。

4)質(zhì)輕、抗震性能優(yōu)良。加氣混凝土的容重一般為400～700kg/m3，僅為黏土磚的1/3，鋼筋混凝土的1/5，故可使建筑物的自重大大減輕。按現(xiàn)在住宅建筑的自重計(jì)算[14]，磚混房屋自重達(dá)1.3～1.5t/m2，混凝土砌塊建筑自重1.0～1.5t/m2，加氣混凝土房自重只有0.75～0.8t/m2(天津異型柱框輕體系)。在同樣的地震烈度作用下，建筑物自重輕1/2，則水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值也小1/2。

5)加工容易，施工方便。加氣混凝土材料可加工性能優(yōu)良，材料可鋸、可釘、可鉆、可粘、便于施工。

6)耐火、吸聲。加氣混凝土本身屬于不燃物質(zhì)，即使在高溫下也不會(huì)產(chǎn)生有害氣體；耐火性能良好，并且由于較高的孔隙率，還具有較好的吸聲等綜合性能。

2.3 尾礦加氣混凝土的制備原理

在水熱合成條件下，原料中鈣質(zhì)和硅質(zhì)材料經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化生成加氣混凝土，其中的結(jié)晶托貝莫來(lái)石、水化硅酸鈣等水化相決定著加氣混凝土的性能[15]。

制備蒸壓加氣混凝土制品時(shí)，在常壓下，石灰在水中溶解后，和水泥中的各種礦物，如：C3S、C2S、C3A、C4AF先發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca(OH)2、各種類(lèi)型的C-S-H膠凝物質(zhì)以及少量的水化硫鋁酸鈣晶體，進(jìn)行式(1)～(7)反應(yīng)[16]。

石灰水化：CaO+H2O→Ca(OH)2

(1)

C3S水化：3CaO·SiO2+nH2O→xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2

(2)

C2S水化：2CaO·SiO2+mH2O→xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2

(3)

C3A水化：C3A+CH+12H→C4AH13

(4)

C4AH13+3C?H2(石膏)+14H→AFt(鈣礬石)+CH

(5)

AFt+2C4AH13→3AFm(水化硫鋁酸鈣)+CH+2OH

(6)

C4AF(鐵鋁酸四鈣)水化：C4AF+2CH+6C?H2+5OH→2C3(A，F(xiàn))·3C?·H32

(7)

C3S水化時(shí)析出Ca(OH)2提高料漿堿度有利于鋁粉發(fā)氣，C3A水化加速料漿初塑性強(qiáng)度的增長(zhǎng)，水化硫鋁酸鈣晶體的形成有利于提高坯體強(qiáng)度。

2.4 尾礦加氣混凝土性能的表征

可按照國(guó)標(biāo)《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法(GB/T11969—2008)》測(cè)定尾礦加氣混凝土制品的絕干密度、抗壓強(qiáng)度、干燥收縮值、熱導(dǎo)率、抗凍性、隔聲量、吸水率等性能，以檢驗(yàn)加氣混凝土制品的質(zhì)量。以上海市場(chǎng)通用加氣混凝土砌塊產(chǎn)品的規(guī)格及技術(shù)性能為例，A3.5B06級(jí)加氣混凝土表觀密度為≤600 kg/m3(優(yōu)等品)，抗壓強(qiáng)度為≮3.5 MPa，干燥收縮值為≤0.50 mm/m，熱導(dǎo)率為≤0.16 W/(m·K)等[17]。

3 尾礦制備加氣混凝土的技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃把綜合治污與廢棄物循環(huán)利用作為優(yōu)先發(fā)展方向，礦山尾礦制備建材的研究與開(kāi)發(fā)已取得長(zhǎng)足的發(fā)展，表 5列舉了近年來(lái)利用礦山尾礦制備加氣混凝土的技術(shù)匯總，表明在鐵礦尾礦、銅尾礦、黃金尾礦等領(lǐng)域均可成功地制備，有的已逐步走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3.1 鐵尾礦制備加氣混凝土砌塊

鐵尾礦是冶金礦山的主要固體廢棄物，通常富含較高的硅酸鹽礦物，可用于制備加氣混凝土。我國(guó)鐵尾礦堆存量在所有尾礦量中所占比例最大，如何合理有效地利用鐵尾礦，達(dá)到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境意義重大。

王長(zhǎng)龍等[18]人以鐵尾礦為主要原料制備加氣混凝土，研究了鐵尾礦的細(xì)度和摻量對(duì)其性能的影響。鐵尾礦的細(xì)度減小，使顆粒表面的可溶物質(zhì)與Ca(OH)2的接觸面增大，有利于尾礦中SiO2的擴(kuò)散或溶解，有利于托貝莫來(lái)石的結(jié)晶，提高反應(yīng)速率，生成更多的水化產(chǎn)物，在蒸壓條件下C-S-H凝膠能更好的轉(zhuǎn)化成托貝莫來(lái)石。但是細(xì)度過(guò)小(幾十微米以下)使未反應(yīng)的殘核過(guò)分細(xì)小，不能形成良好的氣孔結(jié)構(gòu)，也不利于SiO2在Ca(OH)2堿性溶液中的擴(kuò)散或溶解，使托貝莫來(lái)石的結(jié)晶形態(tài)較差，制品的抗壓強(qiáng)度降低。提高鐵尾礦的摻量可使水化產(chǎn)物之間的空隙充分填充；使托貝莫來(lái)石的數(shù)量增加；由針片狀變?yōu)槎汤w維狀，相互交叉形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；使制品的抗壓強(qiáng)度提高；但制品的絕干密度隨之提高。鐵尾礦摻量過(guò)高使結(jié)晶良好的托貝莫來(lái)石數(shù)量減少，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得相對(duì)松散，導(dǎo)致制品的抗壓強(qiáng)度降低。

表5 礦山尾礦制備加氣混凝土技術(shù)匯總表

注：*為砂漿比重；**為水淬高爐礦渣；***為石灰與石膏總量。

李德忠等[29]人重點(diǎn)考察了靜停養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)鐵尾礦加氣混凝土制品性能的影響。澆注溫度、養(yǎng)護(hù)溫度及前期養(yǎng)護(hù)時(shí)間都對(duì)制品強(qiáng)度有一定程度的影響，影響機(jī)理各不相同。溫度太高，坯體硬化速度快，容易產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象，導(dǎo)致氣孔結(jié)構(gòu)不均勻，從而使制品強(qiáng)度下降；養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，制品強(qiáng)度提高不明顯，且時(shí)間太長(zhǎng)，直接影響到生產(chǎn)效率的高低。澆注溫度為55℃、養(yǎng)護(hù)溫度為70℃、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8 h時(shí)，制品內(nèi)部能夠形成良好的氣孔結(jié)構(gòu)，制品強(qiáng)度最佳，絕干抗壓強(qiáng)度約達(dá)6 MPa。

3.2 銅尾礦制備加氣混凝土

對(duì)銅尾礦綜合利用的研究主要集中在尾礦再選與有價(jià)元素的綜合回收利用、尾礦回填與復(fù)墾、尾礦作土壤改良劑與微量元素肥料、尾礦制備建筑材料。在利用銅尾礦制備建筑材料方面，已有利用銅尾礦制備蒸養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)磚、蒸壓灰砂磚等報(bào)道，但這類(lèi)建材制品的附加值低，受運(yùn)距的約束，限制了產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。在國(guó)家禁止使用粘土磚以及提倡建筑節(jié)能的背景下，加氣混凝土的應(yīng)用前景被廣泛看好[22]。

錢(qián)嘉偉等[30]通過(guò)試驗(yàn)以及XRD、SEM微觀分析手段，討論了天然石膏摻量對(duì)銅尾礦加氣混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，礦山尾礦制備加氣混凝土總體工藝流程見(jiàn)圖 1。結(jié)果顯示，天然石膏的多少對(duì)銅尾礦加氣混凝土制品強(qiáng)度的影響非常重要，在一定條件下，當(dāng)天然石膏摻量為5%時(shí)，加氣混凝土制品在蒸養(yǎng)過(guò)程中形成大量結(jié)晶良好的托貝莫來(lái)石和一定數(shù)量的C-S-H(B)，兩者相互穿插搭接，緊密結(jié)合，此時(shí)加氣混凝土制品的強(qiáng)度較不摻入天然石膏的增幅達(dá)21%。

圖1 礦山尾礦制備加氣混凝土總體工藝流程

黃曉燕等[22]人研究采用非石灰原料體系，充分利用銅尾礦排放地區(qū)的水淬高爐礦渣作為主要的鈣質(zhì)材料，節(jié)省了石灰，有利于CO2的減排。采用銅尾礦-礦渣-水泥-風(fēng)積砂的原材料體系，確定了利用銅尾礦制備蒸壓加氣混凝土的工藝參數(shù)和最佳配合比：銅尾礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%，礦渣質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%，風(fēng)積砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，水泥熟料質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，石膏質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，鋁粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.10%，減水劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%，水料比0.375，拌和水溫(48±2)℃。銅尾礦加氣混凝土主要水化產(chǎn)物為板狀托貝莫來(lái)石和硬石膏。

3.3 黃金尾礦制備加氣混凝土

在黃金礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中，由于金礦石的品位較低，經(jīng)選礦生產(chǎn)工藝后產(chǎn)生比其它金屬礦石更多的尾礦。當(dāng)前，集輕質(zhì)、保溫、防火、吸聲、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)于一身的加氣混凝土每年需消耗數(shù)以億t計(jì)的細(xì)沙，以尾礦替代細(xì)沙生產(chǎn)加氣混凝土，將成為尾礦開(kāi)發(fā)利用的重要方式之一。

陳偉等[31]人以山東招遠(yuǎn)金礦的金尾礦為主要原料，研究了加氣混凝土制品的強(qiáng)度和容重受石膏摻量和體系硅鈣比的影響。表明石膏可以調(diào)節(jié)加氣混凝土的凝結(jié)時(shí)間、提高坯體前期強(qiáng)度，但對(duì)制品的絕干強(qiáng)度影響不顯著，其適宜的摻量為尾礦、水泥、石灰、石膏總質(zhì)量的3%；托貝莫來(lái)石結(jié)晶的程度和數(shù)量決定了加氣混凝土制品的強(qiáng)度，其結(jié)晶的程度和數(shù)量又受原料鈣硅比的影響，試驗(yàn)確定的適宜鈣硅比為0.7。

林積梁[32]綜合利用黃金尾礦、瓷土尾礦和廢石膏等工業(yè)廢渣制備加氣混凝土砌塊，開(kāi)發(fā)出首家利用黃金和瓷土尾礦開(kāi)發(fā)出“水泥-石灰-黃金尾礦-瓷土尾礦”生產(chǎn)加氣混凝土砌塊產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，并生產(chǎn)出的抗壓強(qiáng)度為A3.5、容重B06質(zhì)量的產(chǎn)品?？箟簭?qiáng)度為A5.0、容重B07產(chǎn)品的成功開(kāi)發(fā)，解決了利用黃金尾礦和瓷土尾礦生產(chǎn)A5.0級(jí)加氣混凝土砌塊的技術(shù)難題，具有創(chuàng)新性，該工藝在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

3.4 其他尾礦制備加氣混凝土

江西鎢礦占全國(guó)儲(chǔ)量的1/4，而且對(duì)鎢尾礦的開(kāi)發(fā)利用還比較少。章未琴[26]選用贛州的某鎢尾礦，研究發(fā)現(xiàn)鎢尾礦中含有大量的活性SiO2，經(jīng)磨細(xì)后，通過(guò)活性指數(shù)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在常溫常壓下，鎢尾礦為30%的摻量時(shí)28天的鎢尾礦膠砂試件抗壓活性指數(shù)達(dá)到70%，而40%的摻量也能達(dá)到60%左右；通過(guò)活性激發(fā)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入早強(qiáng)劑和堿激發(fā)劑，鎢尾礦的活性可以進(jìn)一步提高，特別對(duì)早期強(qiáng)度的提高有很大作用；通過(guò)加入活性摻合料，對(duì)鎢尾礦的改性，可以提高后期強(qiáng)度。通過(guò)正交試驗(yàn)分析原材料對(duì)加氣混凝土性能的影響，得到制備鎢尾礦加氣混凝土的各種原材料為：水泥10%～20%，石灰18%～20%，石膏4%，鋁粉為0.08%～0.14%，水料比0.55～0.6。優(yōu)化配比所制得B06級(jí)和B07級(jí)加氣混凝土具有較好抗凍性和耐水性。

武漢理工大學(xué)李方賢[28]用鉛鋅尾礦生產(chǎn)加氣混凝土。分析了水料質(zhì)量比、澆注溫度和鋁粉膏的摻量對(duì)加氣混凝土發(fā)氣的影響，以及鉛鋅尾礦、水泥和調(diào)節(jié)劑對(duì)加氣混凝土強(qiáng)度的影響。制備出加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗凍性達(dá)到了B06級(jí)合格品要求，導(dǎo)熱系數(shù)、干燥收縮值和放射性滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

磷尾礦是制造磷酸或磷肥生產(chǎn)企業(yè)排放的一種工業(yè)廢渣，很難有效地利用，長(zhǎng)年屯積污染嚴(yán)重，有效地利用此工業(yè)廢棄物是值得探討的問(wèn)題。李杰[27]利用湖北黃麥嶺磷化集團(tuán)排放的磷尾礦，探討了大摻量磷尾礦制作加氣混凝土的生產(chǎn)工藝參數(shù)。表明P.S32.5水泥摻量為6%，磷尾礦摻量為65%，生石灰摻量為26.4%，石膏摻量為2.6%，鋁粉摻量為0.14%(按膠凝材料的量)，水料比為0.64，可制備B06級(jí)的加氣混凝土。

4 尾礦制備加氣混凝土的技術(shù)方向

隨著我國(guó)墻材革新和建筑節(jié)能工作的加快推進(jìn)，加氣混凝土的生產(chǎn)量和應(yīng)用量逐年增加，同時(shí)伴隨礦山清潔生產(chǎn)與節(jié)能減排任務(wù)的加速，利用礦山尾礦制備加氣混凝土的研究和工程應(yīng)用必將深入發(fā)展。在不斷拓展和深入對(duì)尾礦制備加氣混凝土的研究應(yīng)用中，以下幾個(gè)方面的問(wèn)題值得關(guān)注。

1)礦山尾礦的粒度對(duì)加氣混凝土建材原料的適應(yīng)性。尾礦制備加氣混凝土，需要有合適的粒度保證配方物料均勻混和與膠凝化合。細(xì)度高比表面積大，化學(xué)反應(yīng)的接觸面大，可使反應(yīng)能力加強(qiáng)，制品強(qiáng)度提高。

2)石灰是生產(chǎn)加氣混凝土的重要原材料，石灰的質(zhì)量及品質(zhì)的穩(wěn)定性對(duì)澆注的穩(wěn)定性、坯體的質(zhì)量、產(chǎn)品的性能有很大影響[33]。不但需要關(guān)注外加活化石灰的質(zhì)量，而且需要注意尾礦中的鈣質(zhì)礦物對(duì)加氣混凝土的影響等問(wèn)題。

3)注重科學(xué)試驗(yàn)和人才培訓(xùn)。尾礦制備加氣混凝土輕質(zhì)建材，需要科學(xué)的原料要求和技術(shù)要求。企業(yè)要按照國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)需求，應(yīng)在嚴(yán)格、科學(xué)、有很好重復(fù)性的試驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上，進(jìn)行配套和完善生產(chǎn)線，才能生產(chǎn)出穩(wěn)定的合格產(chǎn)品。加強(qiáng)人才培訓(xùn)，確保加氣混凝土建材制品穩(wěn)定生產(chǎn)和市場(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量。

4)加強(qiáng)尾礦建材制品的力學(xué)性能研究。在保證加氣混凝土輕質(zhì)保溫等性能的前提下，把提升尾礦建材力學(xué)性能作為研究重點(diǎn)。因加氣混凝土在建筑中除擔(dān)負(fù)圍護(hù)和填充作用外，還必須承擔(dān)飾面的負(fù)荷等，這就對(duì)其抗壓強(qiáng)度等物理力學(xué)性能提出了較高的要求。另外，也需要考察和關(guān)注尾礦中的殘余或微量礦物質(zhì)析出的后續(xù)影響。

5 結(jié)語(yǔ)

1)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的清潔開(kāi)發(fā)和循環(huán)利用水平提出了更高的要求，利用礦山尾礦制備輕質(zhì)、保溫、防火、吸聲、環(huán)保的加氣混凝土新型建材制品具有較好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2)利用尾礦制備加氣混凝土技術(shù)的日漸成熟，并在鐵礦、銅礦、黃金等礦山已經(jīng)取得成功，它的發(fā)展將是解決尾礦占用土地、污染環(huán)境和節(jié)能減排的共贏策略。

3)隨著墻材革新與建筑節(jié)能的推進(jìn)，選冶工藝水平的不斷提高，利用礦山尾礦生產(chǎn)加氣混凝土的范圍與前景廣闊。

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