摘要：在對鐵尾礦的放射性、粒度組成和組成元素等基本性能進行檢測和系統分析的基礎上,以此為主要原料，普通硅酸鹽水泥為膠凝材料,配以礦石子以及各種外加劑,在常溫、常壓條件下養護而制成混凝土多孔磚。并對該多孔磚進行了試驗分析，它的主要性能指標符合國家建材標準的技術規定,為尾礦的綜合利用開辟了有效途徑。利用尾礦生產混凝土多孔磚,既可以解決骨料來源,又能夠解決尾礦的處置問題,具有非常好的應用前景，符合國家建材節能減排、循環經濟的發展方向。

關鍵詞：尾礦；多孔磚；綜合利用

尾砂作為精礦生產的副產品，由于其種類繁多、性質復雜，因此我國對尾礦的綜合利用率比較低，大量堆存的尾礦，不僅占用了土地和農田，且嚴重污染了環境和危害人類健康；而另一方面，尾礦又大多具有可利用的價值，是可再利用的資源。在礦產資源日漸枯竭的今天，尋求尾礦綜合利用使之變廢為寶是礦山工作的重要課題之一^[1-2]。我國建筑材料一直以實心粘土普通磚為主，土地破壞不僅帶來了嚴重的社會、經濟問題，且引起嚴重的環境污染和生態景觀問題，危害自然環境和人類健康。

由于能源、資源、環境保護三方面的迫切需要，充分利用尾礦是當前迫切需要解決的任務，世界各國投入了大量資金、人力、物力，對尾礦等固體廢棄物的性能及其利用進行了大規模、大面積、大范圍、多領域的科學實驗和技術開發，取得了很多有價值的研究成果^[4]。本項目提出利用某鐵礦公司鐵尾礦開發對人體和周邊環境無害的建筑材料，減少了尾礦庫庫容，達到資源化利用的效果，還可以節約大量的天然資源，為實現尾礦的資源化利用提供了新的思路。

1 原料分析

根據混凝土多孔磚結構及其生產工藝特點，本項目利用硅酸鹽水泥/普通硅酸鹽水泥為膠結材料、鐵尾礦渣以及碎石等為集料研制混凝土多孔磚。制得混凝土多孔磚各項性能指標均符合JC943《混凝土多孔磚》標準的技術指標要求。

　1.1尾礦

首先對所選用尾礦的基本性能進行檢測分析研究，再根據其特點進行混凝土配合比設計及其性能研究，探索生產多孔磚可行性。通過委托中國地質大學地學實驗中心，對鐵礦尾礦粉的放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40比活度按照國標GB6566-2001進行了詳細檢測，檢測結果表明：鎮江韋崗鐵礦有限公司的鐵礦尾礦粉屬于A類裝修材料，該類材料的產銷和使用范圍不受任何限制，韋崗鐵礦脫水過濾尾砂性能指標見表1、表2。

表1韋崗鐵礦尾礦粒度組成

根據各種資料與參考文獻記錄，砌塊原料一般要求成分中硫含量小于0.5%，無活性硅，才能保證制品的長期穩定性，從上表中可看出，該公司尾礦由透明和不透明礦物組成，主要為石英、長石、角閃石、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等，對制作砌塊的質量不會造成影響。

1.2 碎石

碎石的破碎加工方法將會影響到碎石顆粒形狀及級配，從而影響制品的最終強度。最好的碎石形狀是接近正方形的小立方體石塊，片狀或針狀者都不宜用來拌制高標號混凝土。而該公司礦石加工后得到的碎石也符合條件，可以直接利用。

　1.3 水泥

采用32.5普通硅酸鹽水泥。

2 試驗研究

　　2.1配合比設計

實驗初期在碎石的選擇上采用了兩種石子，一種為礦石子，一種為在外采購的普通石子，結合生產設備及工藝要求適當摻加普通硅酸鹽水泥為膠結材,廢渣用量要達85%以上，具體配比見表3。

2.2生產工藝

生產工藝見圖1。

圖1 生產工藝流程

2.3 制作方法和要求

按所定配合比要求，稱量精確；人工加水反復均勻翻拌，要求過程中盡量少加水，翻拌直至充分混合、顏色均勻為止。

將干拌合料堆成堆，在中間作一凹槽，將適量的水倒入一半左右在凹槽中。然后仔細翻拌，并徐徐加入剩余的水，繼續翻拌。從加水完畢時算起，至少應翻拌6次。將混凝土拌合物填入模具，用振動棒振搗密實，并用拌鏟抹平表面；靜置2h可脫模；混凝土成型后做自然養護28d，并作常規檢測。

3 測試結果

試生產過程中，模具改用鋼制模具，大大提高了脫模速度，提高了生產力，并且由于模具表面光滑，有效減少了混凝土中氣泡的產生，同時降低了脫模過程中磚體的扭動、變形，從而降低了對磚塊強度的影響。然后對工業化試生產的多孔磚進行了系統地檢測，對其性能及其應用進行了科學系統的研究工作。從磚的尺寸偏差和外觀質量的檢驗結果看，由于是機械加壓高頻震動成型工藝生產,各部位尺寸相對穩定，偏差極小。尺寸偏差、外觀質量、顏色和吸水率都符合NY/671-2003國家行業標準要求，其中抗壓強度檢測如表4所示。

試驗研究測試結果表明，該產品的抗壓強度達到了一定級別，試樣最高強度達到25MPa，成品最高強度為15MPa。測試結果表明配比A1與配比B2的抗壓強度均能達到15MPa。由于配比B2的水泥含量較低，相對的生產成本也較低，所以本次試驗的6個配比中，配比B2為最佳方案。

6種配比的試驗結果說明，用該鐵礦的礦石子和尾礦分別為骨料配制的混凝土能完全達到設計強度，其各種性能與普通粗細骨料配制的混凝土基本一致。甚至使用礦石子為骨料的混凝土強度在配比為B2時達到最高，說明骨料可以完全由尾礦及礦石子組成。

通過上述配比可以看出，尾礦混凝土磚其固體廢棄物的最高利用量在原料配比中可達85%，其中尾礦用量可達30%。本著既要大量地利用固體廢棄物，又能使原料成本降為最低的目的，綜合考慮各種因素，通過試生產階段的調試，可以得出最佳的原料配合比來進行生產，把原料成本控制在最低水平。

4 結論

綜上所述，尾礦可以作為骨料生產混凝土多孔磚，在技術和經濟方面都是可行的，可以有效降低生產中的原料成本。同時利用礦山的固體廢料來生產混凝土磚不僅變廢為寶，創造出新的經濟價值，給面臨資源枯竭的礦山尋找出一條新的產業道路，而且減輕了尾礦堆存存在的安全隱患，保護了礦山的生產和生活環境，實現礦山的生態建材之路，生產出的綠色建材產品也是國家大力提倡發展的新型墻體材料，市場前景廣闊。

參考文獻：

[1]何哲祥，田守祥等.礦山尾礦排放現狀與處置的有效途徑[J].采礦技術，2008，8（3）.

[2]張錦瑞，李富平.金屬礦山尾礦綜合利用研究現狀及發展趨勢[J].河北冶金，2003，133（1）.

[3]嚴理寬.建筑墻體材料新趨勢[J].中國科技信息，2002.