尾矿制备建筑材料的研究

尾矿的通常物理形态是细粒砂,主要由石英、方解石、白云石和其他非金属矿物组成,属于惰性材料。此外,尾矿中还含有铁和其他金属氧化物,因而尾矿是一种含有金属氧化物的含硅惰性材料。利用尾矿代替建筑材料中硅酸盐成分制备建筑材料具有较大的可能性。目前利用尾矿制备的建筑材料已被广泛应用,如砖、水泥和混凝土的生产过程中都可掺入尾矿,这样不仅可以大幅减少生产原材料的使用量,提高尾矿的利用价值,而且还保护环境,提升建筑材料的性能并降低其制备成本。

已有研究人员对利用尾矿制备建筑砖进行了大量的研究,例如,Y.L.Zhao等^[4]2012年以赤铁矿尾矿为主要原料,采用正交实验的方法制备出蒸压砖,研究结果表明:水化硅酸钙是实验过程中水化反应的重要产物,可较大提高蒸压砖的强度。C.M.Yang等^[5]2014年对低硅铁尾矿生产环保免烧砖进行了研究,结果表明:低硅铁尾矿中的赤铁矿、石英、钙长石、透辉石和硬石膏可提高免烧砖的机械强度。高金锋等^[6]2016年以改性后的铁矿尾矿为原料,采用干压成型方法制备出蒸压砖,研究结果表明:所制备的蒸压砖抗折强度、抗压强度、吸水率、软化系数、干质量损失、干燥收缩率等性能指标都达到了免烧砖的国标要求。

尾矿用作水泥混合材是近年尾矿大宗利用的研究方向之一,目前用作水泥混合材的尾矿按其成分主要包括高钙尾矿、硅质尾矿、黏土类尾矿和复成分尾矿。已有研究人员对利用尾矿制备水泥进行了研究,例如,K.J.Osinubi等^[7]2015年针对铁尾矿对公路水泥性能的影响进行了研究,结果表明:该混合水泥的塑性指标和液相指标符合公路建设材料的要求并可使公路的养护期延长。K.R.Zheng等^[8]2015年对利用磷尾矿作为硅酸盐水泥填料进行了研究,结果表明:磷尾矿与碱金属发生脱白云石化作用,不会造成明显的体积膨胀和强度减弱。罗力等^[9]2016年以铁尾矿、石灰石为原料制备出硅酸盐水泥熟料,通过XRD、SEM对铁尾矿硅酸盐水泥熟料的烧成过程和水化产物进行了分析,结果表明:以铁尾矿为配料的硅酸盐水泥的物理性能满足42.5强度等级要求。

利用尾矿制备混凝土对尾矿的需求量较大、质量要求较低,现已成为尾矿综合利用的有效途径之一。已有研究人员对利用尾矿制备混凝土进行了大量的研究,例如,徐丽等^[10]2010年以铁尾矿为主要原料,利用梯级混磨产生的不同物料之间微磨球效应制备出超高强铁尾矿混凝土,测试结果表明:其抗压、抗折强度分别达到109.13MPa、15.53 MPa,且具有良好的稳定性和耐久性。