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尾矿作为矿石选别后的一种废弃产物,需要建尾矿库堆存,不仅占用大量的土地,花费大量的人力物力进行维护,而且也污染环境。进行尾矿资源化利用,不仅可以减少尾矿的堆存,节约建坝、防洪等工程费用,改善矿区的环境卫生,而且还能使资源得到充分利用,为建筑材料的原料开辟出了一条新的途径。另一方面,作为传统的墙体材料,烧结粘土砖由于在生产及使用过程中造成了土地和能源浪费以及环境污染而开始禁止使用。铁尾矿免烧免蒸砖具有尾矿利用率高、成本低廉、性能好、低能耗、零排放等特点。
本文是以梅山铁尾矿矿样进行制作铁尾矿免烧免蒸砖试验研究的,该尾矿属于低硅型尾矿,几乎没有活性。为了达到最大程度利用该铁尾矿的目的,胶结料的研制成为尾矿砖研制的关键因素。胶结料的研制从两大体系出发,一是碱-矿渣体系胶结料的研制,本文中碱-矿渣体系胶结料的28d净浆强度达到110.07MPa,但凝结时间和稳定性能不够理想。另外一类体系硅酸盐水泥熟料体系的研究。硅酸盐水泥熟料体系的砂浆抗压强度28d强度达到62.45MPa。
研究并确定了免烧免蒸制砖的工艺条件与工艺参数,结论如下:
(1)碱-矿渣体系胶结料与梅山铁尾矿没有好的相容性,硅酸盐水泥熟料体系中以胶结料GB-Ⅰ与梅山铁尾矿相容性最好。其中胶结料掺量控制在18%,比表面积为450m2/kg。
(2)尾矿在级配G3条件下,试样的强度性能最佳。水固比选0.13为宜。
(3)试样的体积密度在2.0~2.2g/cm3为宜。
(4)添加少量的轻集料,可降低试样的密度等级,试验确定了陶粒的掺量为5%。
(5)外加剂是提高试样性能的一个重要的因素,结果表明外加剂JA-1的掺量控制在1%,试样的性能最好。铁尾矿利用率达76%。
(6)应用XRD、SEM、压汞法等测试方法对胶结料水化、梅山铁尾矿砖微观形貌与形成机制进行了分析。表明胶结料的水化产物主要为水化硅酸钙、氢氧化钙等,是砖形成强度的重要根源;掺轻集料双免砖中的孔主要为无害的小孔,从而使标准砖的力学性能和耐久性得到提高。
(7)中间产品实验表明,免烧免蒸砖在尾矿利用率达82%时,其强度等级达MU10级砖的要求,其它性能均满足GB5101-2003及GB6566-2001的要求。