低硅铁尾矿制微晶玻璃的试验研究

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用煤炭固体废物烧制微晶玻璃的

用煤炭固体废物烧制微晶玻璃的

用煤炭固体废物烧制微晶玻璃的研究汇报人:日期:•引言•煤炭固体废物的处理现状•用煤炭固体废物烧制微晶玻璃的技术原理•实验及结果分析•产品性能测试及市场应用前景目•结论与展望•参考文献录01引言研究背景与意义煤炭工业固体废物的污染与资源化问题煤炭工业在生产过程中会产生大量的固体废物,如不进行妥善处理,将会对环境造成严重污染。

同时,这些废物中蕴含着丰富的资源,需要寻求有效的资源化途径。

微晶玻璃的应用与发展趋势微晶玻璃作为一种高性能的材料,被广泛应用于建筑、电子、航空航天等领域。

随着科技的发展,对微晶玻璃的生产工艺及性能要求也在不断提高。

研究意义本研究旨在探索利用煤炭工业固体废物烧制微晶玻璃的方法,为解决煤炭工业的污染与资源化问题提供新的途径,同时推动微晶玻璃的生产技术的发展。

研究目的和方法研究目的本研究的主要目的是研究利用煤炭工业固体废物烧制微晶玻璃的工艺技术,分析其可行性及产品性能,为工业化生产提供理论支持和技术指导。

研究方法本研究将采用实验研究的方法,首先对煤炭工业固体废物进行化学成分和物理性质进行分析,然后研究其烧制微晶玻璃的工艺条件,并对产品的性能进行测试和分析。

实验过程中将不断调整工艺参数,以获取最佳的烧制效果。

02煤炭固体废物的处理现状煤炭开采和加工过程中产生大量的固体废物,包括煤矸石、煤泥、粉煤灰等。

煤炭固体废物的处理现状目前,我国煤炭固体废物的处理方式主要包括填埋、堆放和资源化利用。

其中,填埋和堆放是主要的处理方式,但存在占用土地、污染环境等问题。

煤炭固体废物的产生煤炭固体废物的产生和处理现状VS难点由于煤炭固体废物成分复杂、含水量高、处理难度大,容易出现污染环境、危害人体健康等问题。

问题目前,我国煤炭固体废物处理存在技术不够先进、资源化利用率低等问题,需要加强技术创新和资源整合。

煤炭固体废物处理的难点和问题03用煤炭固体废物烧制微晶玻璃的技术原理微晶玻璃的定义和性质微晶玻璃是一种由玻璃颗粒在高温下烧结形成的具有细晶结构的材料。

《矿产综合利用》2011年总目次

《矿产综合利用》2011年总目次

钒钛铁精矿润磨试验研究 ……………… …… … ( . 6 22 )

某微 细嵌 布铜矿 的选矿试验研究 ……………… ( . 1 53 ) 组合 抑制剂用于铜镍分离浮选 的试验研究 …… ( .4 53 ) 利用尾矿制备人造云英石试验研 究 …………… ( .7 53 ) 低硅铁尾矿制微晶玻璃 的试验研 究 …………… ( . 1 54 )
… … … … … … … … … … … … … … … … … … …
…………………… ( .0 43 ) ………………… ( .8 43 )
利用活性石灰制备碳酸钙 晶须的工艺研究 …… ( .4 43 )
(. 2 7)
改性膨润土吸附处理含磷 污水
高砷高硫金精矿提金工艺研究
………………… ( .0 2 1) ………… … ( . 7 2 1)
攀钢选钛厂微细粒钛铁矿浮选工艺技术 的优化
某难 选 金 矿 提 金 试 验 研 究 … … … … … … … … … ( .9 2 1)
f 5) 5.1
湖 北 黄石 氧 化 锌 矿 石 选 矿 工 艺 研 究 … … … … … ( .2 22 )
青海某难选金锑矿 石综合回收选矿试验研究 … ( .9 5 1)
云南 钛 铁 矿 砂 矿 磁 选 试 验 研 究 多 金 属硫 化 矿选 矿 研 究 … … … … … …… ( .4 52 ) … … … … … … … … … … ( .8 52 )
进 展 … … … … … … … … … … … … … … … …… ( . ) 3 8
高硫高砷金精矿高压预氧化 一 化提金工 艺研究 氰
( .0 6 1)
四川华弹鲕状赤铁矿选矿试 验研 究 ………… ( . 3 6 1)

铁尾矿资源综合利用及研究进展

铁尾矿资源综合利用及研究进展

68矿产资源M ineral resources铁尾矿资源综合利用及研究进展张 彪1,姜春志2(1.中条山有色金属集团有限公司,山西 运城 044000;2.国家煤化工产品质量监督检验中心(安徽),安徽 淮南 232000)摘 要:概述了国内铁尾矿资源现状,综述了铁尾矿综合利用及研究进展,指出了研究利用的问题,并进行了展望。

关键词:铁尾矿;综合利用;研究进展中图分类号:TD926 文章标识码:A 文章编号:11-5004(2020)21-0068-2收稿日期:2020-11作者简介:张彪,男,生于1990年,汉族,河南周口人,助理工程师,研究方向:矿物加工工程。

铁矿资源是我国经济社会发展的重要基础性资源。

近年来,铁矿石消耗量日益增大,铁尾矿排放量逐年增多。

铁尾矿大量堆积,既造成土地资源浪费,又极易产生空气和土壤污染,破坏自然生态环境,尤其面对极端自然天气,存在着巨大的安全隐患,导致铁尾矿处理成本提高,严重制约企业可持续发展。

当前,尾矿综合利用是固废综合利用的重要方面,也是矿产资源高效与循环利用的必然要求。

铁尾矿综合利用不仅能回收有价成分,提高资源利用效率,还能变废为宝,改善生态环境,促进经济社会良好发展。

1 铁尾矿资源现状铁尾矿通常指在铁矿石分选铁精矿过程中排出的尾砂废料。

我国铁尾矿主要以磁铁尾矿和赤铁尾矿为主,分布多集中于内蒙、四川、辽宁、河北、湖北等地区。

近些年,我国铁尾矿综合利用率不断提升,由2008年的7%上升到2018年的27.69%,但仍低于国外水平[1]。

2018年我国铁尾矿总产生量约4.76亿t,约占全国尾矿总产生量39.3%,相较其它尾矿,铁尾矿占比最大[2]。

受矿石产地和选矿工艺等因素影响,铁尾矿虽然成分和含量不尽相同,但化学组成基本相似,主要有SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、CaO、MgO、Na 2O 等[3]。

2 综合利用及研究现状我国铁尾矿资源的综合利用主要集中在有价成分回收、矿山回填、路基填筑、土地复垦、土壤改良及制备建筑材料等方面。

对职工安全意识问卷调查与思考

对职工安全意识问卷调查与思考
查 对象 ,从 思想 、环 境 、习惯 和常识 等 方面 ,具体 调 查 了职工 的安 全意 识状 况 ,运 用 数理 统计方 法进 行 了统 计分 析 。 这 次专 题 问 卷 调 查 的对 象 年 龄 偏 大 职 工 ( 6 4 周 岁 以 上 ) 占 2 . 、 中年 职 工 ( O 4 O8 3 ~ 5周 岁 )
是 提高矿 山企业 安全 生 产管理 水平 的关 键所 在 。安
全 意识 是矿 山企 业 管理 者使用 频率 相 当高 的一个 词
汇 ,衡 量矿 山企业 职工 安全意 识 的方法 较 多 :谈 心 谈话 、心 得交 流 、开 会 讨 论等 都 不 失 为 好 的形 式 ,
值得 提 出的是抽 样 问卷 调查是 衡量 职工 安 全意识 高
本 反 映了整 个职 工 队伍 的构成 比例 。为 了对 职工 队 伍 的安 全意 识情 况做 出真 实的 判断 ,对作 为问卷调 查 员 的有 关 人 员 进 行 了 培 训 ,统 一 了 问卷 调 查 方 法 ,要 求 由职工 自行 进行定 量 的 回答 ,并且要 求 问 卷 调查 员不 得对 参加 抽样 调查 的职 工进 行 引导 、要
低 的一个 便捷形 式 。
求 和 暗示 ,利用 班组 安全 活动 的时 间 ,现场直 接组
织 职工 进行 问卷 调查 。
1 安全意识抽样问卷调查 为了定量描述矿山职工的安全意识状况,组织
2 抽 样 问卷 调 查 结 果 分 析
这 次调 查 问卷共 设 2 问题 ,答 案均为 单选 , o个
摘 要 :介 绍 了本 钢 矿业 公 司 石 灰石 矿 运 用 数理 统 计工 具 , 展 对矿 山职 工 进 行 安全 意 识 问 卷 调查 的情 况 。 开 关键 词 :职 工 ;安 全 意 识 ;分 析 中 图 分类 号 :X 9 5 2 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 7 — 8 5 (0 7 1 0 5 —0 6 1 5 0 20 )0 0 0 2

铁尾矿、菱镁石尾矿制备微晶玻璃的研究报告

铁尾矿、菱镁石尾矿制备微晶玻璃的研究报告

铁尾矿、菱镁石尾矿制备微晶玻璃的研究报告近年来,微晶玻璃作为一种新型的无机无晶体材料,由于其良好的机械性能、化学稳定性和光学性能等特点,受到了广泛的关注。

本文研究了铁尾矿和菱镁石尾矿作为主要原料制备微晶玻璃的方法及其性能。

1.实验方法1.1 原料处理将铁尾矿和菱镁石尾矿分别破碎并筛选,筛出粒径小于100目的细粉末。

然后将两种细粉末按照一定比例混合,加入适量的氧化镁和碳酸氢钠,放入干燥箱中预干燥。

1.2 烧结制备将混合物取出,按一定比例加入紫外辐射引发剂(这里用的是4,4'-双(二氟硫)二苯乙烷),并充分混合均匀。

将混合物压制成适当大小的形状,放入加有紫外线的光源下进行紫外光固化。

固化时间为2小时,光强为20mW/cm2。

然后将固化后的样品放入热处理炉中进行烧结。

烧结温度为900℃,保温时间为2小时。

烧结后,将样品冷却至室温。

1.3 性能测试测试烧结后样品的密度、硬度、抗压强度和显微结构。

2.实验结果经过以上实验方法,成功制备出铁尾矿和菱镁石尾矿制备的微晶玻璃。

测试结果显示,制备的微晶玻璃的密度为 3.29g/cm3,硬度为6.8GPa,抗压强度为541MPa。

显微结构观察下,样品呈现出均匀的微晶结构,晶粒大小在0.1-1μm之间。

3.分析和讨论制备微晶玻璃的关键在于烧结过程。

烧结温度和时间的控制直接影响微晶玻璃的性能。

本研究中,烧结温度为900℃,且保温时间为2小时,成功制备出品质良好的微晶玻璃。

由于铁尾矿和菱镁石尾矿中富含氧化镁和碳酸盐等元素,经过烧结后能够形成均匀的微晶结构。

此外,加入紫外辐射引发剂能够提高微晶玻璃的光学性能。

4.结论本研究成功制备出铁尾矿和菱镁石尾矿制备的微晶玻璃,具有良好的机械性能、化学稳定性和光学性能等特点。

该方法可以为废弃尾矿的综合利用提供一种新思路,也为微晶玻璃的开发提供了新的可持续的原料来源。

本研究中制备的铁尾矿和菱镁石尾矿制备的微晶玻璃的密度为3.29g/cm3,硬度为6.8GPa,抗压强度为541MPa,晶粒大小在0.1-1μm之间。

铁尾矿的资源化利用研究及现状

铁尾矿的资源化利用研究及现状

对 于 尾矿 建 材 的 开 发 研 究 , 目外 起 步 较 早 。早 在 6 0年
代 初 ,前 苏联 就 开 始 r尾 矿 建 材 的研 究 和 生 产 ,如 克 里 沃 罗格 铁 矿 除将 尾矿 进 行 适 分 级 后 片 作 混 凝 t 的 粗 细 骨 料 {
外 ,还用 细粒 级 的 尾 矿 生 产 硅 酸 盐 建 筑 制 品 ;库 尔 斯 克 则
摘 要 :铁 尾 矿 足 选 矿 厂 排 放 的 主要 固体 废 弃 物 ,其 资 源 化 利 用 一 直 是 全 社 会 极 为关 注 的 问 题 。本 文 结 合 铁 尾 矿 性 质 特 点 ,介 绍 r 山地 区高 硅铁 尾 矿 在建 筑材 料方 面利 用 的 一些 新 途 径 和 应 用 现 状 。 唐 关 键 词 :铁 尾 矿 ;建 筑 材 料 ;资 源 化
玻璃 。
唐 山 地 区 大部 分铁 矿 属 前 震 旦 纪 鞍 山式 沉 积 变 质 铁 矿 床 , 上部 是 贫 赤 铁 矿 ,下 部 是 贫 磁 铁 矿 。脉 石 矿 物 有 石 英 、 绿 泥 行 、透 闪 石 等 。 铁 矿 尾 矿 化 学 成 分 中 S{ 达 6 ~ i ) 5 7 ,T e ~ 1 ,属 高 砗 高 铁 型尾 矿 ,一 般 不 舍有 价 5 F8 4
精益生产被誉为当今世界最先进的管理方法是当之无愧的它不仅被各国的汽车制造业所沿用演绎也在其它商品的制造过程中发挥了前所未有的功用这主要得益于精益生产方式的物流与信息流逆向进行的后序看板管理模式使得以往的产品销售环节从制造企业一直不被重视的终点环节换位到企业生产的初始环节进而更加有效地应对市场对于企业内部的产品需求并且同时减少了企业生产过程中的库存量在减少纷繁复杂的库存管理工作的同时也达到了降低企业生产成本的根本目的

我国铁尾矿资源的利用现状及展望

我国铁尾矿资源的利用现状及展望

我国铁尾矿资源的利用现状及展望作者:王国强来源:《科学与财富》2017年第20期(内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古包头 014080)摘要:铁尾矿是铁矿石经过分选工艺选取铁精矿后剩余的废渣,是工业固体废弃物的主要组成部分,其资源化利用一直是全社会极为关注的问题。

本文介绍了我国铁尾矿资源的特点及现状,分析了当前铁矿废石及尾矿综合利用过程中遇到的相关问题,为矿山废石及尾矿综合利用项目的实施提供参考。

关键词:铁尾矿;二次资源;工业固体废弃物;综合利用在矿产资源的开发过程中,会出现大量的尾矿、矸石、废石等,不但使地面植被遭到破坏,造成环境污染,还占用大量的农业用地,降低土地利用效率。

由于多方面的原因,我国很多的矿山都存在着采矿回采率低、选矿金属回收率低、废石随意堆放、综合利用率低等问题,由此造成了废石堆场的淋溶水污染、尾矿库废水、运输中的扬尘等污染问题。

在传统的矿产开采过程中,因为受到技术条件的限制以及市场因素的影响,矿石品位在 20% 以下、矿石损失率 6% 左右的都随着岩石而被排弃。

另外,一部分品位达 10% 左右的矿石在选矿加工之后随着尾矿而流失。

随着人们环保意识的增强以及矿产资源开采利用技术的提高,对矿产资源有了一个新的认识,传统的废弃物资源通过进一步的利用之后成为了可利用的珍贵资源。

所以,对尾矿的处理及利用技术成为了当前人们共同关注的方向。

国外非常重视铁尾矿的综合利用,其研究工作起步较早,许多发达国家把实现无废料矿山作为开发目标之一,把尾矿资源的综合利用程度视为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志之一,尾矿的综合利用率达 60%以上,并在从尾矿中回收有价金属与非金属元素、利用铁尾矿作为采空区的充填材料、磁化尾矿做土壤改良剂、利用铁尾矿库复垦植被以及尾矿制作建筑材料等方面已经取得了许多实用性的成果。

1 我国铁尾矿特点及资源现状1. 1 铁尾矿特点我国铁尾矿的突出特点是种类繁多、性质复杂、粒度细、泥化严重。

Li2O-Al2O3-SiO2_系微晶玻璃的研究进展

Li2O-Al2O3-SiO2_系微晶玻璃的研究进展

第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系微晶玻璃的研究进展任贝贝1,刘亚鑫1,黄㊀欣1,王㊀霆1,王㊀娜1,姜㊀宏2,熊春荣2,郝红勋1(1.天津大学国家工业结晶工程技术研究中心,天津㊀300072;2.海南大学海南省特种玻璃重点实验室,海口㊀570228)摘要:Li 2O-Al 2O 3-SiO 2(LAS)系微晶玻璃由于具有热膨胀系数低㊁透明度高㊁力学性能优良等特点,被广泛应用于国防㊁建筑㊁化工㊁生物医药等多个领域,近年来受到研究者的广泛关注㊂本文综述了LAS 系微晶玻璃的研究现状,介绍了LAS 晶相体系及相关玻璃产品,对比分析了LAS 系微晶玻璃各制备工艺的特点,并讨论了LAS 系微晶玻璃晶核剂的种类及成核机理,最后总结了LAS 系微晶玻璃性能㊁应用以及相应表征技术和测试手段,并指出了LAS 系微晶玻璃存在的问题及未来的发展方向㊂关键词:LAS 系微晶玻璃;高铝低锂;低热膨胀;组分设计;晶核剂中图分类号:TQ171.73㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1181-16Research Progress of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2System Glass-CeramicsREN Beibei 1,LIU Yaxin 1,HUANG Xin 1,WANG Ting 1,WANG Na 1,JIANG Hong 2,XIONG Chunrong 2,HAO Hongxun 1(1.National Engineering Research Center of Industrial Crystallization Technology,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2.Special Glass Key Laboratory of Hainan Province,Hainan University,Haikou 570228,China)Abstract :Li 2O-Al 2O 3-SiO 2(LAS)system glass-ceramics is widely used in national defense,architecture,chemical industry,biomedicine and other fields due to its low thermal expansion coefficient,high transparency,excellent mechanical properties and other characteristics.In recent years,it has received extensive attention from researchers.This article summarizes the current research status of LAS glass-ceramics,introduces the LAS crystal phase system and related glass products,compares and analyzes the characteristics of various preparation processes of LAS glass-ceramics,and discusses the types of LAS glass-ceramics nucleating agents and their nucleation mechanisms.Finally,the properties,applications,corresponding characterization techniques and testing methods of LAS glass-ceramics are summarized,and the existing problems and future development trends of LAS glass-ceramics are pointed out.Key words :LAS glass-ceramics;high aluminum and low lithium;low thermal expansion;component design;nucleation agent㊀收稿日期:2023-11-08;修订日期:2023-12-19基金项目:国家自然科学基金(U22A201195)作者简介:任贝贝(2000 ),女,硕士研究生㊂主要从事微晶玻璃方面的研究㊂E-mail:rbb_1124@通信作者:黄㊀欣,博士,副教授㊂E-mail:x_huang@郝红勋,博士,教授㊂E-mail:hongxunhao@0㊀引㊀言微晶玻璃是一种经过特定热处理程序进行成核和晶化而制备的多相固体材料[1],由玻璃相和微晶相共同组成,具有突出的热学㊁化学㊁光学和力学性能,目前被广泛应用于建筑㊁医学㊁微电子等领域㊂微晶玻璃最初由美国康宁公司的Stooky 在1957年研制成功,并确定了微晶玻璃的基本组成,开启了微晶玻璃的大门㊂微晶玻璃根据玻璃体系分为硅酸盐微晶玻璃㊁铝硅酸盐微晶玻璃㊁氟硅酸盐微晶玻璃㊁硼酸盐微晶玻璃及磷酸盐微晶玻璃,其中铝硅酸盐微晶玻璃以其明显的性能优势成为研究热点㊂铝硅酸盐微晶玻璃主要有四大系统:Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系统㊁MgO-A12O 3-SiO 2系统㊁Na 2O-Al 2O 3-SiO 21182㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷系统㊁ZnO-Al 2O 3-SiO 2系统㊂通常根据氧化物的组成来进行划分,其中LAS 系微晶玻璃的组成(质量分数)为:55%~70%SiO 2㊁15%~27%Al 2O 3和1%~5%Li 2O,MAS 系微晶玻璃的组成(质量分数)为:45%~66%SiO 2㊁17%~40%Al 2O 3和10%~27%MgO,NAS 系微晶玻璃组成(质量分数)为:45%~60%SiO 2㊁25%~40%Al 2O 3和10%~20%Na 2O,ZAS 系微晶玻璃组成(质量分数)为:45%~66%SiO 2㊁17%~20%Al 2O 3和10%~25%ZnO㊂其中Li 2O-Al 2O 3-SiO 2(LAS)系微晶玻璃具有强度高㊁热膨胀系数低且化学性质稳定等特点,是铝硅酸盐微晶玻璃中重要的一类,目前已经被广泛应用于光学领域㊁电子技术领域乃至特殊领域㊂例如,LAS 系微晶玻璃可以用于制造激光器㊁红外线探测器㊁光学望远镜等高精度光学器件,在军事侦察㊁导航㊁通信等方面发挥着重要作用㊂此外,LAS 系微晶玻璃还可以用于制造高强度㊁高硬度的防弹玻璃,保护士兵和军事设备的安全,甚至在深海探测视窗材料方面也表现出巨大应用潜力㊂基于此,本文总结了目前LAS 系微晶玻璃的国内外研究现状,综述了LAS 系微晶玻璃的组成㊁制备方法㊁表征手段和性能等方面的研究进展,并提出了LAS 系微晶玻璃目前存在的科学问题及未来的发展方向㊂1㊀LAS系微晶玻璃的组成及晶相体系图1㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系统三元相图(质量分数)[3]Fig.1㊀Ternary phase diagram of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2system (mass fraction)[3]LAS 系微晶玻璃的主要组成是SiO 2㊁Al 2O 3㊁B 2O 3㊁Li 2O㊁Na 2O㊁ZrO 2和P 2O 5等㊂其中,SiO 2是组成基础玻璃网络结构的重要氧化物,形成的[SiO 4]四面体构成了玻璃的基本骨架㊂Al 2O 3是玻璃网络形成体,以[AlO 4]四面体结构形式存在,能够增强玻璃网络聚合度㊂B 2O 3也是玻璃网络形成体,有[BO 3]和[BO 4]两种结构形式,其中[BO 4]的聚合度比[BO 3]高㊂Li 2O 和Na 2O 等碱金属氧化物以及ZnO㊁MgO 等主要作为玻璃网络修饰体[2],通过引入非桥氧破坏网络结构,进而促进微晶析出㊂ZrO 2主要作为晶核剂,通过促进液-液相分离或非均质核ZrO 2纳米晶的析出促进析晶㊂P 2O 5在LAS 系微晶玻璃中的作用比较复杂,既可以作为晶核剂,也可以作为玻璃网络形成体㊂作为LAS 系玻璃中最重要的三种组成,Li 2O㊁Al 2O 3㊁SiO 2三者的含量对微晶玻璃性能产生直接影响㊂从LAS 系玻璃的三元相图(图1)中可以看出,当Al 2O 3含量较高时,析出的晶体主要是β-锂辉石固溶体或β-石英固溶体㊂当Li 2O 含量较高时,析出的晶体主要是Li 2O㊃SiO 2㊂基于LAS 系微晶玻璃中铝和锂的含量,将LAS 系微晶玻璃划分为高铝低锂微晶玻璃和高锂低铝微晶玻璃㊂1.1㊀高锂低铝微晶玻璃高锂低铝微晶玻璃中Li 2O 的摩尔含量约为20%,Al 2O 3的摩尔含量小于8%,主晶相为二硅酸锂(Li 2Si 2O 5)等锂硅酸盐晶体,其光学特性与天然牙齿接近,具有较好的生物相容性和机械性能,已被广泛应用于牙齿修复材料㊂Wang 等[4]通过调节P 2O 5含量,制备出具有较高弯曲强度(310MPa)和半透明特性的二硅酸锂微晶玻璃,可作为牙齿修复材料㊂Laczka 等[5]通过三元相图确定玻璃组分,制备出弯曲强度高达400MPa 且颜色和透明度与牙齿相近的LAS 系微晶玻璃㊂此外,高锂低铝微晶玻璃可以进行锂-钠和钠-钾两次深度离子交换,在不影响微晶玻璃透明度的同时使玻璃的裂纹压制层厚度与力学性能大大提升,其原理如图2所示,较大的Na +与Li +进行第一次离子交换,随后更大的K +将Na +交换出来,实现深度化学强化㊂Zhang 等[6]采用K +-Na +离子交换强化热压烧结法制备的高锂低铝微晶玻璃,结果表明,K +-Na +离子交换提高了高锂低铝微晶玻璃的力学性能和化学耐久性㊂Laczka 等[7]采用低温离子交换工艺对主晶相是二硅酸锂和硅铝锂的高锂低铝微晶玻璃进行强化㊂结果表明,通过使用KNO 3盐将较小的离子(Na +㊁Li +)与较大的离子(K +)进行离子交换,得到的高锂低铝微晶玻璃的弯曲强度为700~800MPa,相较强化前(300~450MPa)得到了显著提升㊂然而,锂原料价格昂贵,导致高锂低铝微晶玻璃成本较高㊂除此之外,高锂低铝微晶玻璃还存在很多问第4期任贝贝等:Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展1183㊀题:1)主晶相二硅酸锂等锂硅酸盐晶体的模量和硬度较低,导致微晶玻璃的本征模量和本征硬度也相对较低,微晶及纳米晶体对玻璃的本征模量及强度增强有限,用于牙齿修复体尚有较大的破碎风险,且也无法满足国防尖端技术㊁微电子技术和航空航天等高精尖领域的需要㊂2)玻璃成分中Li2O含量高,长时间在口腔㊁海水等环境中使用时的抗侵蚀性能尚有待确认㊂3)虽然通过离子交换可以提高高锂低铝微晶玻璃的力学性能,但离子交换后微晶玻璃表面可能会发生 去晶化 现象,使微晶玻璃力学性能降低[8]㊂基于以上问题,在未来的研究中可筛选更高弹性模量和剪切模量的晶相,进而提高微晶玻璃的本征强度㊁硬度㊂图2㊀二硅酸盐微晶玻璃的离子交换原理示意图[9]Fig.2㊀Schematic diagram of ion-exchange principle of disilicate glass-ceramics[9]1.2㊀高铝低锂微晶玻璃高铝低锂LAS系微晶玻璃通常低热膨胀㊁高透明度和高机械强度等优点,且热膨胀系数在较大温度范围内可调㊂同时,相较于高锂低铝微晶玻璃,高铝低锂微晶玻璃的成本较低,且主晶相的晶体模量及硬度明显高于高锂低铝微晶玻璃,在特种玻璃领域具有更大潜质,因而一直受到研究者的关注㊂通过提高Al2O3含量可以增大玻璃网络结构孔隙,有利于吸收较大的K+,促进离子交换[10]㊂同时,增大Al2O3含量还可以提高玻璃的力学性能和化学稳定性㊂然而,过高的Al2O3含量会导致玻璃液黏度和表面张力增大,不利于熔化㊁澄清和成型[11]㊂因此,需要进一步探索基础玻璃的组成成分以降低玻璃的熔化和成型温度,或进一步开发新的特种玻璃熔化技术㊂此外,在高铝低锂微晶玻璃化学强化过程中只可以进行一次Na+-K+离子交换,交换强度大,但交换深度小,导致表面应力较高,抗冲击能力较低[12]㊂因此,需对熔盐配比㊁离子扩散规律㊁表面应力层分布以及强化工艺-表面结构-力学性能的关联进行更系统深入的研究[13-14]㊂高铝低锂微晶玻璃的主晶相包括β-石英固溶体㊁β-锂辉石晶体和β-锂霞石晶体,可通过调控微晶玻璃的基本组成成分得到不同主晶相的微晶玻璃,如表1所示㊂其中,β-石英固溶体作为主晶相的LAS系微晶玻璃对光的散射较低,透明度较高㊂德国肖特生产的零度®是β-石英固溶体微晶玻璃的典型代表,具有极低的热膨胀率,对可见光透明,能够满足航空航天㊁微型棱镜等的应用要求㊂美国康宁公司生产的vision®产品也是透明低膨胀β-石英固溶体微晶玻璃,耐热温度高达800ħ且能承受480ħ的冷热温差㊂但是,β-石英固溶体本征模量和本征硬度较低,无法满足深海探测材料等高端装备的要求㊂与β-石英固溶体微晶玻璃相比,β-锂辉石微晶玻璃光学性能较差,但其热膨胀系数低,抗热震性能较好,目前常应用于建筑㊁炊具面板等㊂而β-锂霞石晶体c轴表现出强烈的负膨胀性,使得含有大量β-锂霞石晶体的微晶玻璃在宏观上的热膨胀系数很低,甚至出现了负膨胀的现象[15]㊂美国康宁公司生产的Pyroceram®9606是以β-锂霞石为主晶相的微晶玻璃,密度低且耐1000ħ高温,美国航天局NASA采用此材料制造轻量化且满足相应热学和力学性能要求的零部件㊂β-锂霞石微晶玻璃的热膨胀系数较低,但其整体力学性能较差,兼具低膨胀系数和高力学性能的β-锂霞石微晶玻璃的制备将成为未来研究的重点㊂综上所述,玻璃的基本组成成分对LAS玻璃的主要析出晶相及性能有重要影响,若玻璃成分设计不理想则容易导致玻璃失透或玻璃力学性能达不到设计要求㊂例如,当配方中Li2O含量升高时,晶化容易析出β-石英固溶体晶体和β-锂霞石晶体,微晶玻璃光学性能提高,但力学性能大大下降;当Li2O含量减少时,β-锂辉石析出作为主晶相,微晶玻璃的力学性能增强但透明度大大降低㊂1184㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷因此,需要在精准设计玻璃成分的基础上制备高模量高铝低锂微晶玻璃㊂尽管许多学者研究了微晶玻璃各个组成成分对玻璃结晶行为及对玻璃微观结构的影响,但不同的成分及含量在不同的微晶玻璃组成体系中发挥的作用并不相同,导致目前仍需通过大量的实验筛选来优化微晶玻璃的配方㊂因此,在未来的研究中有必要建立一个行之有效的理论模型来指导微晶玻璃的成分设计,制备出兼具高模量㊁高强度和高透明度的LAS系微晶玻璃,以满足如移动电子设备屏幕用玻璃㊁汽车玻璃㊁装甲车防弹玻璃㊁军用望远镜材料和深海装备视窗材料等民用和军用领域的需求㊂表1㊀高铝低锂微晶玻璃的主要组成[16]Table1㊀Main composition of high alumina and low lithium glass-ceramics[16]Material Mass fraction/%SiO2Al2O3Li2O K2O ZnO Na2O P2O5β-quartz solid solution GC55.4~68.819.2~25.4 2.7~4.50.1~0.6 1.0~1.50.2~0.6 1.0~7.2β-spodumene solid solution GC65.7~72.519.2~22.5 2.8~5.00.2~0.3 1.00.4~0.5 1.0β-lithium nepheline solid solution GC61.0~64.025.0~27.2 5.1~7.00.2~1.0 1.0~2.02㊀LAS系微晶玻璃的制备方法LAS系微晶玻璃的制备方法有很多,主要有整体析晶法㊁烧结法㊁溶胶-凝胶法㊁高分子网络凝胶法等㊂2.1㊀整体析晶法整体析晶法又称熔融法,基础玻璃与传统玻璃生产相同,经过高温熔融制备,然后通过一定的热处理程序进行核化和晶化得到微晶玻璃㊂整体析晶法工艺流程如图3所示㊂首先将玻璃的主要原料㊁辅助原料(澄清剂㊁助溶剂㊁着色剂㊁氧化剂等)和一定量的晶核剂均匀混合,于高温下熔融㊁澄清均化并调节到玻璃的成形温度后,采用压延㊁压制㊁吹制㊁拉制㊁浇铸㊁浮法等任意一种传统玻璃的成型方法使玻璃液成型㊂然后,经退火消除玻璃内部热应力,得到基础玻璃㊂通过热分析手段获得玻璃化转变温度T g㊁析晶温度T p等特征温度,然后制定合理的热处理程序使基础玻璃晶化和核化,得到微观结构良好的微晶玻璃㊂图3㊀整体析晶法工艺流程[17]Fig.3㊀Process flow of integral crystallization method[17]热处理是整体析晶法的关键,对微晶玻璃中晶体的类型㊁大小㊁体积分数和分布都有影响㊂制定合理的热处理程序需要确定成核温度㊁核化时间㊁析晶温度和晶化时间,最佳成核温度一般选在T g~T g+50ħ,最佳析晶温度选在结晶峰开始温度和结束温度之间,而最佳核化时间和晶化时间需要通过试验和表征确定㊂热处理可分为一步热处理法和两步热处理法,一步热处理法是在析晶温度下保温一定时间,成核和结晶在基础玻璃中同时进行的方法,具有处理时间短㊁工艺简单等优点,但由于晶核析出之后就开始生长,最后得到的微晶玻璃制品结晶度低,晶体尺寸较大㊂两步热处理法是先将基础玻璃在成核温度下保存一定时间,使玻璃中析出大量细小的晶核,然后再将玻璃在析晶温度下处理,使晶体充分生长㊂楼贤春等[18]探究了热处理程序对LAS系微晶玻璃热膨胀和强度的影响,结果表明LAS系微晶玻璃热膨胀受晶化温度和晶化时间的影响较大,而强度则主要受晶化温度和核化时间的影响,最终确定最佳热处理工艺,得到主晶相为β-石英的零膨胀高透明度LAS系微晶玻璃㊂Xiao等[19]研究了析晶温度对含P2O5的LAS系微晶玻璃晶相衍变㊁微观结构和热膨胀系数的影响㊂当析晶温度较低时,主晶相为硅锂石,热膨胀系数较小;随热处理温度升高,β-锂辉石析出成为主晶相,热膨胀系数增大;析晶温度升高会使LAS系微晶玻璃中的晶体粗化㊂整体析晶法的一大优势就是可以利用任意一种传统玻璃的成型方法使玻璃液成型,包括压制法㊁压延法和浇铸法等[20]㊂其中,压制法是将熔制好的玻璃液注入成型模具中,使玻璃液在压力与摩擦力的作用下均匀地填充在上模具㊁模环和成型模具之间㊂使用压制法制备微晶玻璃的一个典型案例是美国康宁公司生产第4期任贝贝等:Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展1185㊀的Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃厨具㊂压延法是将合格的玻璃液在辊间或者辊板间压延成平板状玻璃,美国康宁公司利用压延法制备了Li2O-Al2O3-SiO2系低膨胀微晶玻璃电磁炉面板㊂浇铸法是将合格的玻璃液浇铸到预热好的金属模具中,待金属液冷却成型后脱模㊁退火得到基础玻璃,主要用于制备片状㊁块状或柱状等形状简单的玻璃[16]㊂日本小原㊁国内光明光电的 飞鸟 都是采用浇铸法制备㊂这三种成型工艺各有利弊,对比如表2所示㊂表2㊀整体析晶法中不同玻璃成型工艺对比[20]Table2㊀Comparison of different glass forming processes in integral crystallization method[20]成型方法压制法压延法浇铸法优势①形状准确;②工艺简单;③生产能力高①适合生产平板玻璃,不需要进行整形㊁切割工序,生产效率高,生产成本低;②对不同微晶玻璃品种的适应性广,玻璃被压辊急冷成型,可以阻止玻璃析晶①熔化炉小,可灵活调整玻璃品种;②采用光学玻璃工艺生产,玻璃质量高;③成型过程中几乎无凉玻璃滞留,不易析晶劣势①不能制备下阔上狭的玻璃制品,否则上模具无法取出;②不能生产薄壁和内腔在垂直方向长的制品;③制品表面不光滑,常有斑点和模缝①压延成型后玻璃表面粗糙,要进行研磨㊁抛光等后续处理工序;②进入压延机前玻璃在供料口边部或底部容易形成滞留低温区玻璃,容易析晶①生产规模小,产能低;②需进行整形㊁切割㊁研磨㊁抛光等多项后续处理工序,物料损耗大,生产效率低,生产成本高浮法工艺也是一种高温熔融析晶方法,具有能耗低㊁产量高㊁质量优等特点,是生产高铝和平板微晶玻璃的主流工艺方法㊂制备过程为:熔融的玻璃液从池窑连续流入充有保护气体(N2及H2)的锡槽内并漂浮在金属锡液面上,在重力和表面张力的作用下,摊成厚度均匀㊁平整㊁抛光的玻璃带,冷却硬化后脱离金属液,再经退火㊁晶化㊁切割得到浮法微晶玻璃产品㊂目前,海南大学姜宏教授团队围绕浮法玻璃进行了诸多研究,包括全氧燃烧技术㊁熔化过程控制技术㊁玻璃熔窑的设计㊁浮法表面发朦原因及解决策略等,不断优化浮法玻璃生产工艺,获得了诸多成果[21-24],但是通过浮法生产LAS系微晶玻璃还有许多问题需要解决㊂比如LAS系微晶玻璃黏度大,熔融温度高,需要加入碱金属氧化物或碱土金属氧化物作为助熔剂来降低LAS玻璃的熔融温度和黏度,但碱金属氧化物/碱土金属氧化物的引入会带来热膨胀系数增大㊁强度降低等问题㊂谢军等[25]探究了不同CeO2含量对浮法LAS系微晶玻璃黏度和结构的影响,结果表明:当CeO2含量较低时, CeO2作为玻璃网络修饰体会破坏玻璃网络结构,降低玻璃黏度;当CeO2含量较高时,会造成较大的局部键力,增强玻璃网络结构㊂Zheng等[26]探究了不同含量的氟离子对LAS系微晶玻璃黏度和结晶行为的影响㊂结果发现,由于相似的半径,氟离子可以取代桥氧离子后玻璃网络聚合度降低,从而使玻璃黏度和熔融温度降低,满足浮法的工艺条件㊂同时,氟离子可以促进相分离,降低结晶活化能,促进结晶,得到主晶相为β-锂辉石的LAS系微晶玻璃㊂中国晶牛集团自主研发了具有极低热膨胀㊁高透明度㊁优异机械性能和化学稳定性的浮法LAS系微晶玻璃,建成了世界首条浮法透明航天微晶玻璃生产线,填补了世界浮法微晶玻璃的空白㊂然而,需要认清目前国内浮法LAS系微晶玻璃仍处于探索阶段,虽然已经取得了一些研究成果,但要实现规模化生产还面临许多问题㊂不过可以肯定,浮法仍是今后LAS系微晶玻璃生产工艺发展的一个重要方向㊂综上,整体析晶法能够保证成核和晶体生长在玻璃内部均匀发生,得到的微晶玻璃孔隙率较低,致密性好㊂但随着高铝低锂微晶玻璃应用领域的扩展,在利用整体析晶法制备LAS系微晶玻璃的过程中,还存在着析晶过程及微晶玻璃结构调控机制与方法不明㊁熔融温度高㊁澄清和均化困难等技术问题㊂在未来的研究中,可重点关注以下研究方向:微晶玻璃熔化过程中温度场与玻璃性能之间的关系;电极加热和火焰加热等加热方式相互耦合与匹配对玻璃液澄清及均化的影响;如何利用计算机技术构建熔化模型,建立玻璃熔制过程中动力学和热力学方程;研究玻璃熔化场景中的玻璃黏度㊁表面张力㊁玻璃成分分相及偏析行为等等㊂最终,制备出兼具高模量㊁高强度和高透明度的LAS系微晶玻璃㊂2.2㊀烧结法烧结法一般不需要加入晶核剂,得到的是表面析晶的微晶玻璃㊂其基本工艺为:原料混合均匀后进行高温熔融,玻璃液澄清均化后倒入冷水中水淬,干燥㊁粉碎,得到一定颗粒大小的玻璃熔块,根据玻璃的成型方法确定玻璃颗粒的粒度范围㊂之后,对成型玻璃进行光学膨胀分析,得到适宜的烧结温度,烧结晶化㊁退火后即可得到微晶玻璃(图4)㊂烧结法可分为玻璃粉末的烧结和玻璃颗粒的烧结,LAS系微晶玻璃常采用粉末1186㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷烧结法㊂玻璃粉末的粒度对微晶玻璃的微观结构和性能有很大的影响㊂若粉末太小,析晶温度低于烧结温度,晶体的析出会影响颗粒迁移和玻璃相流动,使烧结致密过程恶化,得到的微晶玻璃孔隙率偏大;若粉末太粗,最后得到的微晶玻璃晶体尺寸大且分布不均,所以要严格控制玻璃粉末的粒度㊂玻璃粉末成型时,大都采用压制成型的方法,压制压力也对微晶玻璃制品有一定的影响㊂Figueira等[27]用粉末烧结法制备LAS系微晶玻璃时,发现压制成型时压力越大,最后得到的微晶玻璃致密性越好㊂图4㊀烧结法制备微晶玻璃流程图[17]Fig.4㊀Process flow chart of preparing glass-ceramics by sintering[17]烧结法与整体析晶法相比,烧结温度低且耗时较短,但因为烧结法的结晶机理是表面结晶,表面晶体与内部玻璃相密度相差较大会造成失配,导致制备的微晶玻璃孔隙率更高㊂孔隙形成机理如图5所示,在烧结过程中,孔隙沿着晶体生长方向扩展,晶体析出会增加玻璃黏度,导致内部残余玻璃相无法及时填充孔隙,微晶玻璃致密性恶化,孔隙率增大,对微晶玻璃制品的力学性能不利㊂解决方法是在玻璃结晶之前通过热处理使玻璃达到较高的致密化程度,最佳热处理条件需要研究者进行大量探索㊂此外,基础组成成分㊁烧结温度㊁烧结时间等因素都会对微晶玻璃制品的性能产生很大影响㊂Soares等[28]通过调配组成成分,获得了具有低热膨胀(0.34ˑ10-6K-1)和高烧结性能(孔隙率仅为(0.4ʃ0.1)%)的LAS系微晶玻璃㊂Lutpi等[29]探究了不同烧结时间下LAS系微晶玻璃的烧结行为,结果表明,延长烧结时间对LAS系微晶玻璃的微观结构有显著影响,烧结3.5h的LAS微晶玻璃,孔隙率降低,结晶率增加,具有较强的抗热冲击能力㊂目前,工业上常以高炉渣㊁粉煤灰等工业废料和矿物为原料,利用烧结法制备微晶玻璃,以达到保护环境㊁节约资源的目的㊂然而,由于影响因素众多且生产的微晶玻璃产品可能存在孔隙,产品的光学性能和力学性能有所降低,所以烧结法制备的微晶玻璃目前常应用于建筑装饰,尚未涉及航空航天㊁微电子㊁国防尖端技术等应用领域㊂图5㊀孔隙形成机理[30]Fig.5㊀Pore formation mechanism[30]第4期任贝贝等:Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展1187㊀2.3㊀溶胶-凝胶法LAS系微晶玻璃黏度高,导致熔融温度和加工温度非常高,所以低温制备LAS系微晶玻璃已经成为一个热门话题,溶胶-凝胶法被认为是低温制备LAS系微晶玻璃最有潜力的方法之一㊂Wang等[31]采用溶胶-凝胶法制备了LAS系微晶玻璃,相比于1600ħ传统熔融结晶法,此法在1200ħ下便可完成㊂溶胶-凝胶法制备微晶玻璃的过程如图6所示,将金属有机物或无机化合物作为前驱体,与水㊁醇等充分混合形成溶液,通过水解和缩合反应,形成稳定的透明溶胶体系,溶胶陈化后,胶粒缓慢聚合,形成以无机物或金属醇盐为骨架的三维空间网络结构的凝胶[32],随后通过干燥㊁成型㊁晶化等步骤得到微晶玻璃㊂Xiao等[33]采用溶胶-凝胶法和粉末压制成型工艺,成功制备了含0%~10%(质量分数)P2O5的LAS系微晶玻璃㊂试验过程中烧结温度为950ħ,远低于整体析晶和烧结工艺,且β-锂辉石是唯一的晶相,微晶玻璃制品在25~700ħ有很低的热膨胀系数㊂除低温外,溶胶-凝胶法制备微晶玻璃过程中可按照原料配比析出高纯度晶相,但微晶玻璃氧化物原料成分对析晶性能有很大影响㊂夏龙等[34]采用溶胶-凝胶法制备LAS系微晶玻璃,发现微晶玻璃完全按照原料配方㊁化学计量比生成了β-锂辉石LAS微晶玻璃㊂Chatterjee等[35]以正硅酸乙酯(TEOS)㊁气相二氧化硅和稻壳灰三种不同来源的二氧化硅为原料,采用溶胶-凝胶法制备了LAS粉体,并研究了它们对粉体性能的影响㊂结果表明,与稻壳灰硅源相比,TEOS和气相硅源下β-辉闪石和β-锂辉石的结晶速度更快㊂溶胶-凝胶法虽然具有温度低㊁纯度高㊁耗时短等诸多优点,但仍然存在许多问题尚未解决,如前驱体成本高㊁后期热处理时间长㊁制品收缩大㊁易变形等,若采用金属醇盐作为原料还会对环境造成污染[36]㊂上述问题在一定程度上限制了溶胶-凝胶法的工业普及㊂图6㊀溶胶-凝胶法工艺流程图[17]Fig.6㊀Process flow chart of sol-gel method[17]2.4㊀高分子网络凝胶法高分子网络凝胶法以无机盐水溶液作为原料,通过丙烯酰胺自由基发生聚合反应以及N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联反应,高分子链被连接起来构成网络从而形成凝胶[37],高分子网络凝胶法工艺流程如图7所示㊂吴松全等[38-39]利用高分子网络凝胶法制备出LAS系微晶玻璃超细粉体,并探究了ZrO2对高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃析晶行为的影响㊂结果表明,随着ZrO2含量增加,析晶活化能降低,β-石英固溶体析出,析晶速率降低,阻碍了β-石英固溶体向β-锂辉石的转化㊂李亚娟等[39]探究了Y2O3对高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃性能的影响,结果表明Y2O3掺杂会促进β-石英固溶体向β-锂辉石的转变且起到细化晶粒的作用,但Y2O3掺杂也会使LAS系微晶玻璃的热膨胀系数增大㊂贾鹏等[40]通过加入TiO2调节高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃的析晶性能,结果表明,TiO2可以降低析晶活化能,细化晶粒㊂因此,高分子网络凝胶法具有原料简单㊁合成速度快㊁产物纯度高等显著优势㊂但与此同时,高分子网络凝胶法仍存在化学试剂用量大以及聚合温度较难精确控制等问题[41],此外,晶核剂对高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃析晶行为和性能的影响及其机理尚不清晰,这也是今后高分子网络凝胶法制备LAS系微晶玻璃的一个重要研究方向㊂综上,传统整体析晶法和烧结法制备的LAS系微晶玻璃产品质量好,但制备过程中所需温度较高,能耗大,对玻璃熔窑要求高;新兴的溶胶-凝胶法和高分子网络凝胶法制备条件较温和,但存在对环境污染大㊁微晶玻璃制品易收缩变形等缺点,尚未有工业化的迹象㊂因此未来不仅需要探索开发LAS系微晶玻璃生产新。

铁尾矿建材利用的现状

铁尾矿建材利用的现状

世上无难事,只要肯攀登
铁尾矿建材利用的现状
尾矿综合利用工艺已经在国外推广,并取得了良好的效果。

目前,我国高硅铁尾矿建筑材料利用主要集中在高标号水泥、建筑陶瓷、免烧砖和烧结砖、高档装饰材料、微晶玻璃、花岗岩等。

一、高标号水泥
生产高标号水泥的主要原料是铁尾矿、石灰石、硫酸渣和粉煤灰,铁尾矿用量可达到15%左右,其中铁质较正原料——硫酸渣可根据铁尾矿中氧化铁的含量来调整,当氧化铁含量达到要求时基至可以不用。

原材料经过破碎和磨细加工、配料、搅拌、烧制等工序制成,其性能完全符合要求。

采取适当的措施,新型干法水泥生产线完全可用铁尾矿替代传统的硅质、铁质材料,生产的熟料质量较好,可以稳定生产普通52.5[R]高强度等级水泥,并且吨熟料成本降低近5 元。

但使用时因铁尾矿粉含水量大,应采取强制喂料保证下料顺畅;铁尾矿配料可能会有轻微结皮,窑尾预分解系统需加强防堵措施,多设空气泡,稳定煅烧制度;冬季生产用尾矿废石效果更佳。

尾矿在新型干法熟料生产线的成功应用,为其大量利用找到了新的途径,解决了环境污染,改善了生态环境,具有巨大的经济、社会和环境效益。

二、免烧砖
尾矿免烧砖是以其为主要原材料,用量最高可达70%,添加水泥、骨料、添加剂,坯体成型为振动成型,养护温度为20℃,养护10、28 天。

其中骨料配比合理时可用铁尾矿中粗粒砂代替,按照尾矿在材料中的作用,可将其分为3 种利用形式:1)仅当作骨料使用,在制品结构中主要起支撑骨架作用,水化合成反应仅发生于其颗粒表面大约3μm的范围内;2)用作胶结料(通常称为磨细尾矿),主要是通过化学反应,合成出新的凝胶或结晶矿物连生体,将骨料胶。

国内外铁尾矿的综合利用现状_肖力光

国内外铁尾矿的综合利用现状_肖力光

第27卷第4期2010年8月Vol.27No.4Aug.2010吉林建筑工程学院学报Journal of Jilin Institute of Architecture &Civil Engineering收稿日期:2010-03-24.作者简介:肖力光(1962~),男,吉林省长春市人,教授,博士.*基金项目:国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAJ04A16).国内外铁尾矿的综合利用现状*肖力光伊晋宏崔正旭(吉林建筑工程学院材料科学与工程学院,长春130118)摘要:矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础之一。

随着矿产资源的大量开发和利用,矿石日益贫乏,尾矿作为二次资源再利用也已受到世界各国的重视.笔者介绍了国内外铁尾矿的综合利用现状,以及在建筑材料方面的应用,并提出铁尾矿今后发展的建议.关键词:铁尾矿;现状;综合利用中图分类号:TU 5文献标志码:A 文章编号:1009-0185(2010)04-0022-05Iron Tailings Comprehensive Utilization at Home and AbroadXIAO Li-guang ,YI Jing-hong ,CUI Zheng-xu(School of Material Science and Engineering,Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering,Changchun ,China 130118)Abstract :The mineral resource is one of the human survival and development important material bases,along with mineral resource's massive developments and the use,the ore is day by day deficient,the tailings recycling has a second world attention.This article describes the tailings and the comprehensive use of the status quo,the application of the building materials,and the proposal in the future development of tailings.Keywords :iron ore tailings;status quo;comprehensive utilization1尾矿的现状及存在的问题矿产资源是人类发展和生存极为重要的物质基础之一,其主要特点是不可再生性和短期内不可替代性.我国90%的能源和80%的原材料来自矿产资源.随着我国工业化的迅速发展,矿产资源的需求将与日俱增,但在矿产资源开发生产过程中,资源损失和浪费非常严重[1].不仅如此,矿产资源开发过程中丢弃大量的废石和尾矿也造成环境污染.据统计,因受选矿技术水平、生产设备的制约,我国矿业生产的尾矿已达到100亿t 以上,并呈逐年增加的趋势.尾矿不仅占用大量土地,而且也给人类生产、生活带来了严重污染和危害,现已受到全社会的广泛关注.同时,随着矿产资源的大量开发和利用,矿石日益贫乏,尾矿作为二次资源再利用也已受到世界各国的重视.目前我国尾矿利用率很低,矿山尾矿占工业固体废物的30%,但其利用率仅为7%.大多数矿山企业往往只重视有价金属的回收,若仅考虑有价金属的回收并不能从根本上解决尾矿的问题.由于尾矿是经过选矿后的固体废物,其非金属矿物达到90%以上.因此,尾矿的整体利用是尾矿利用的根本途径[2].铁尾矿是铁选厂在特定经济技术条件下,将铁矿石磨细,选取“有用组分”后排放的废弃物.据不完全统计,目前我国发现的矿产有150多种,开发建立8000多座矿山,累计生产尾矿59.7亿t.其中,堆存铁尾矿量高达十几亿t ,占全部尾矿堆存总量的近1/3[3],而且,每年排出铁尾矿近3亿t ,综合利用率还不到20%[4].大量的尾矿一般采用堆填处置,不仅浪费资源,同时挤占土地,工厂还得支付土地征用费、运费和填埋费等,增加了钢铁的生产成本,同时还造成环境污染.随着矿产资源的大量开发和利用,矿石日渐贫化,资源日渐枯竭,尾矿作为二次资源已在国内外备受关注,并在尾矿中回收有价金属与非金属元素,磁化尾矿做土壤改良剂,同时,利用铁矿尾矿库复垦植被,以及尾矿制作建筑材料等方面取得了一定的成果.其中,利用铁尾矿制作建筑材料是一条很好的途径,不仅可以进行大量、高附加值利用铁尾矿,有效地缓解铁尾矿堆存带来的大量问题,而且为建材行业提供了一种较为理想的原料,为建材开辟了新的资源,同时发展了矿山循环经济,实现了节能减排,对于实现矿产业的可持续发展具有十分重要的意义.2国内外铁尾矿的研究利用现状及分析铁尾矿的组成特征:铁尾矿是一种复合矿物原料,是铁矿石经过选取铁精矿后剩余的废渣,除了含少量金属组分外,其主要矿物组分是脉石矿物如石英、辉石、长石、石榴石、角闪石及其蚀变矿物.其化学成分主要含SiO 2,Al 2O 3,Fe 2O 3,CaO ,MgO 等,还含有少量K 2O ,Na 2O 以及S ,P 等元素[5].表1为我国各地铁尾矿的主要化学组成.2.1国内铁尾矿的综合利用现状我国铁尾矿综合利用起步相对较晚,但进展较快.近几年来,随着保护矿产资源及环境意识的不断增强,该工作已引起有关部门的重视,一些研究院所、高等院校等单位与矿山企业紧密合作,在尾矿中回收有价金属与非金属元素、尾矿制作建筑材料、磁化尾矿作土壤改良剂等方面已取得了一些实用性成果.2.1.1尾矿再选由于技术条件的限制,有的矿山由于选矿回收率不高,矿产综合利用程度不足,现已堆存甚至正在排出的尾矿中含有丰富的有用元素.例如,山东省矿山一些磁铁矿尾矿,仍含铁20%,经强磁选机回收可获得品位达60%的铁精矿[6].马鞍山矿山研究院与本钢歪头山铁矿采用HS-1600×8磁选机对铁矿石尾矿进行再磨再选后,可获得品位高达65.76%的优质铁精矿,年产铁精矿量达3.92×104t ,经济效益良好.2.1.2尾矿用作建筑材料铁尾矿化学成分主要有硅、铝、钙、镁的氧化物和少量钾、钠、铁、硫的氧化物.其中,硅、铝含量较高,且80%以上都是非金属矿物,与建筑材料十分相近,这就为尾矿在建材业的广泛应用提供了前提条件,通常只要掺加少量其他原料进行适当调配,便可用做许多建筑材料的原料,将其应用于建材领域比在其它领域具有更多的优点[7].我国利用铁尾矿作建筑材料的研究起于20世纪80年代.目前,我国铁尾矿作为一种建筑材料,在应用中已取得明显成效,主要集中生产保温建筑材料、水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料等,并可以用做混凝土粗细骨料和建筑用砂.(1)轻质隔热保温建筑材料.随着建筑产业的快速发展,新型轻质隔热保温建筑材料的开发研究是当前社会的迫切要求,以铁尾矿制备轻质隔热保温建筑材料,为铁尾矿的二次资源再利用开辟了一条资源节约、保护环境之路.王应灿等[7]以铁尾矿、废旧聚苯乙烯泡沫为主要原料,普通硅酸盐水泥为胶凝剂,制备的轻质隔热保温材料,不仅有良好的保温性能,更能变废为宝,在创造经济效益的同时,还保护了环境;表1我国各地铁尾矿的主要化学组成地区名称SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaO MgO TFe MnO SiO 2P 2O 5邯郸铁矿31.98 6.4910.2330.7713.840.12 3.8900.210梅山铁矿27.887.2725.0014.62 1.78鞍山铁矿75.910.65 1.82 1.5111.69金岭铁矿36.47 5.328.2719.4813.210.540安徽铁矿43.5812.21 1.00 2.7017.540.406他达铁矿21.06 6.570.500.5038.000.640.0180.057唐山铁矿72.79 6.08 6.20 4.853.164.480.0850.1000.160(%)肖力光,伊晋宏,崔正旭:国内外铁尾矿的综合利用现状第4期2324吉林建筑工程学院学报第27卷(2)水泥.用尾矿生产水泥是利用尾矿中的某些微量元素影响水泥熟料的形成和矿物的组成,在水泥配料中引入大量的尾矿,按照正常的水泥生产工艺,生产符合国家标准的水泥,属于烧结类建材,方法主要有2种:①利用尾矿砂中含铁量高的特点,以尾矿砂替代常用水泥配方中使用的铁粉;②用尾矿替代水泥原料的主要成分.唐山市协兴水泥有限公司[8]经过近1年的攻关,使利用尾矿砂代替粘土和铁矿石生产水泥熟料技术获得成功.该技术投入生产后,可充分利用废弃尾矿砂,减少环境污染,节约大量粘土和矿山资源,还可使水泥吨熟料成本下降2~3元,熟料28d抗压强度提高3MPa~5MPa,使吨综合成本下降10元以上;(3)陶瓷材料.利用尾矿研制生产陶瓷打破了以粘土为原料的传统做法,在有效利用废弃尾矿、减轻环境压力的同时,也使陶瓷性能得到了很大的改善.但从目前的情况来看,尚未利用尾矿开展大规模陶瓷工艺生产的生产线,但这方面的研究已广泛开展,主要表现在小范围烧制陶瓷材料、尾矿陶瓷釉料和尾矿卫生洁具;(4)微晶玻璃.铁尾矿是一个复杂的多组分体系.因此,可以用来生产对透明度要求不高的玻璃建材制品,例如,有色玻璃装饰板、微晶玻璃装饰板、玻璃马赛克等.目前,研究较多的是利用尾矿生产微晶玻璃和玻璃马赛克等.微晶玻璃又称玻璃陶瓷或结晶化玻璃[9],是一种新型无机非金属材料,被称为21世纪的环境协调材料,在国防、航天航空、电子、建筑、化工、生物医学、机械工程等领域,作为结构材料、功能材料和装饰材料而获得应用.近年来,很多科研工作者利用铁尾矿成功制取了微晶玻璃;(5)制砖.建筑用砖是我国建筑业用量最大的建材产品之一,而国家为了保护农业生产,制定了一系列的保护耕地的措施,所以,利用铁尾矿制砖则不失为一条很好的途径.利用它不仅可以制普通烧结砖和蒸压砖,还可以制地面装饰砖和免蒸免烧砖等.铁尾矿制作装饰面砖,工艺简单,原料成本低,物理性能好,表面光滑、美观,装饰效果相当于其它各类装饰面砖(如水泥地面砖,陶瓷釉面砖).张熠[7]等人以安徽黄梅山铁尾矿为骨料,采用两种工艺反打振动工艺和压制工艺制备出彩色地面砖,其抗压强度均高于国家标准,符合道路建设要求;(6)水泥熟料.南京梅山矿业有限公司用综合铁尾矿代替铁粉配制水泥生料,通过对两种原料配制的生料的易烧性、烧成的熟料的物理性能比较,研究用综合铁尾矿代替铁粉作为铁质校正原料的可行性.得出结论:梅山矿业有限公司的综合铁尾矿完全可以代替铁粉,生产优质熟料水泥;用综合铁尾矿配制的生料易烧性好,可以将煅烧温度降低约30℃;综合铁尾矿配料烧成的熟料强度高于铁粉配料的熟料;利用综合铁尾矿可以减少尾矿堆场所需占用的土地,减少对周围环境的污染,是一项值得推广的技术[10];(7)其他建筑材料.铁尾矿在建筑材料中的用途还有很多,比如,利用铁尾矿制备加气混凝土和混凝土空心砌块,用作混凝土骨料、水泥掺料和建筑用砂,以及用于铺筑路基等.张金青[11]利用北京附近某铁矿矿山围岩碎石和尾矿作为混凝土的粗细骨料,添加一定量的水泥,经28d自然养护后,制成尾矿混凝土空心砌块,其抗压强度达到了设计值,尾矿在配料中,量的变化明显影响着最终制品的抗压性能.武汉工业大学以利用程潮低硅铁尾矿生产加气混凝土,生产出符合国家标准的加气混凝土.鞍钢矿渣砖厂利用大孤山选矿厂尾矿配入水泥、石灰等原料,制成加气混凝土,其产品重量经、保湿性能好,该厂年产10万m3的加气混凝土车间,尾矿用量约3万t/a[1].邯郸市建筑科学研究所利用铁尾矿代替混凝土中的细级料,并得到了初步成功.此项研究不仅可减少尾矿对环境的损害,防止污染,保护环境,为矿山无尾矿开发提供一条新途径;另一方面,又开辟了制作低成本建筑材料的新途径.2.1.3尾矿用作土壤改良剂及微量元素肥料尾矿中往往含有Zn,Mn,Cu,Mo,V,B,Fe,P等微量元素,这正是维持植物生长和发育的必需元素.马鞍山矿山研究院[12]在国内率先进行了利用磁化铁尾矿作为土壤改良剂的研究工作.用特定设计的磁化机对磁选厂铁尾矿进行磁化处理,生产出磁化尾矿,施入土壤.田间小区试验和大田示范试验表明,土壤中施入磁化尾矿后,农作物增产效果十分显著,早稻平均增产12.63%,中稻平均增产11.06%,大豆增产15.5%.2.1.4利用尾矿复恳植被我国矿山的土地复垦工作,起步于20世纪60年代,在80年代后期至90年代进展较快.马鞍山矿山研究院在马钢姑山铁尾矿库和排土场开展了扬尘抑制及植被复垦的技术研究,对尾矿库复垦的技术条件,以及扬尘抑制有关资料进行了收集,并在尾矿库坝坡和排土场进行了植被试验.开发研制的“冶金矿山土地复垦专家系统”,可为不同地区、不同气候条件、不同土壤及矿石特征的矿山提供有关最佳复垦方案等方面的专家咨询[13].2.1.5尾矿整体综合利用开展尾矿整体利用的研究,是矿山实现少尾和无尾化过程最有效的途径,通过开发高附加值的产品,可以提高产品的市场竞争力.20世纪90年代以来,国内开始了利用尾矿制取微晶玻璃、玻化砖、墙地砖等的研究.梅山铁矿同中国地质科学院尾矿利用中心合作,在实验室研制出白、黑、红、蓝4种色调微玻岩.北京科技大学以大庙铁矿石尾矿为原料,在实验室制出了玻化硅.邢军等[14-15]分别以铁尾矿和金矿尾砂为主要原料,研究制备微晶玻璃材料的方法,并成功制成了主晶相为透辉石相的黑色尾矿微晶玻璃和主相为尖晶石、顽火辉石固溶体的微晶玻璃.2.2国外铁尾矿的综合利用现状国外铁尾矿利用工作起步较早,重视铁尾矿的综合利用,注重有价成分的回收,广泛地给铁尾矿寻找各种不同的利用途径.特别是20世纪70年代以来,经济发达国家为矿山环境保护制定了一系列的法律法规,使矿山和尾矿场的环境有了很大改善,并在铁尾矿中回收有价金属与非金属元素、尾矿制作建筑材料、磁化尾矿作土壤改良剂、尾矿整体利用等方面取得了实用性成果.在国外,一些铁矿选厂主要采用高梯度磁选机,从弱磁选、重选和浮选尾矿中回收细粒赤铁矿.美国的Sivas-Divrigi 选矿厂采用浮选法,在最佳浮选条件下从铁尾矿中回收钴、镍和铜,回收率分别达到了钴为94.7%,镍为84.6%,铜为76.8%[16].印度[17]采用水利旋力和磁力分离技术从铁尾矿中回收含铁61%~65%的精矿.许多国家尽管人少地多,但对土地复垦十分重视.如德国、加拿大、美国、俄罗斯、澳大利亚等国家矿山的土地复垦率已达80%.铁尾矿含铁11%,而其中还含有少量磁铁矿,具有载磁性能,对这类尾矿可进一步磁化而成磁尾土壤改良剂.如再掺入一定比例的N ,P ,K 等,可磁化成磁尾复合肥,对植物生长非常有利.卡奇卡那尔采选公司的湿式磁选尾矿中含有钙、镁和硅的氧化物,用作土壤改良剂对酸性土壤进行中和处理,氧化镁作为一种肥料,已取得了较好效果.Maiti S K 等[18]的研究表明,铁尾矿上种植植被不仅有利于稳定和减少水土流失,而且也促进了植被的生长.许多国家在尾矿制作建筑材料方面的研究和应用也很多.土耳其[19]的Cine-Milas 采用磁场、重力分离和浮选各种方法除去杂质,从铁尾矿中筛选出钾长石,优质钾长石精矿用于陶瓷工业.印度[20]利用铁尾矿生产陶瓷地板和墙壁瓷砖,这些砖比传统瓷砖具有较高的强度和硬度,并符合大多数的EN 标准,取得了良好的经济和社会效益;俄罗斯选矿厂尾矿用于建筑材料约占60%,除制造建筑微晶玻璃和耐化学腐蚀玻璃外,还研制生产各种矿物胶凝材料;美国除从废石中回收萤石、长石和石英等用于其它工业外,绝大部分用做混凝土骨料、地基及沥青路面材料;日本[21]有人将尾矿与10%硅藻土混合成型,并在1150℃煅烧,研制出轻质骨料.3结语矿山企业对我国国民经济发展非常重要,矿业的开发为人类提供了宝贵的矿产资源和丰富的能源,但同时也占用和破坏了大量的人类赖以生存的土地资源,污染了自然环境,破坏了植被,造成了大量的水土流失和土质的恶化,尾矿的利用对环境治理显得尤为重要,但是,这需要政府部门在方针、政策、法律、资金和税收方面的大力支持,同时也需要高校和科研部门能够以多功能材料为攻关的重点,充分利用尾矿自身的特点,对其进行研发,使其创造巨大的经济效益和社会效益.参考文献[1]张锦瑞.金属矿山尾矿综合利用与资源化[M].北京:冶金工业出版社,2002:2-53.肖力光,伊晋宏,崔正旭:国内外铁尾矿的综合利用现状第4期2526吉林建筑工程学院学报第27卷[2]蒲含勇,张应红.论我国矿产资源的综合利用[J].矿产综合利用,2001(4):19-22.[3]朱胜元.尾矿综合利用是实现我国矿业可持续发展的重要途径[J].铜陵财经专科学校学报,2000(1):38-40.[4]黄世伟,李妍妍,程麟.用梅山铁尾矿制备免烧免蒸砖[J].金属矿山,2007(4):81-84.[5]Zhang S,Xue S,Liu X,et al.Current situation and comprehensive utilization i of iron Ore tailing resources[J].Journal of Mining Sci-ence, 2006,42(4):403-408.[6]侯明兰,曲鸿鲁,杨学作.山东省矿山尾矿综合利用现状与建议[J].矿冶,2004,13(4):38-45.[7]陈永亮,张一敏,陈铁军.铁尾矿建材资源化研究进展[J].金属矿山,2009(1):162-165.[8]蒋冬青.尾矿在建材中的应用[J].金属矿山,2000(增刊):330-312.[9]常前发.我国铁尾矿的资源状况、利用现状及发展方向[J].安徽地质,1998,8(4):91-96.[10]余春刚,李心继,赵仁应.梅山铁尾矿代替铁粉研制优质水泥熟料[J].水泥工程,2008(5):19-23.[11]张金青,孙小卫.利用铁尾矿生产混凝土承重小型空心砌块[J].矿山环保,2003(2):14-16.[12]金家康,孙宝臣.浅谈铁尾矿综合利用的现状和问题[J].山西建筑,2005(5):26-27.[13]程琳琳,朱申红.国内外尾矿综合利用浅析[J].中国资源综合利用,2005(11):30-32.[14]邢军,吕荣.铁尾矿微晶玻璃的组成设计与晶化研究[J].矿产综合利用,2001(2):38-41.[15]邢军,宋守志,徐小荷.金矿尾沙微晶玻璃的制备[J].中国有色金属学报,2001,11(2):319-322.[16]Sirkeci A A,Gul A,Bulut G.Recovery of Co,Ni,and Cu from the tailings of Divrigi Iron Ore Concentrator[J].Mineral Processing and Extrac-tive Metallurgy Review,2006,27(2):131-141.[17]Das B,Reddy P S R,Misra V N.Recovery of Iron Values From Tailing Dumps Adopting Hydrocyclone and Magnetic Separation Techniques [J].Australasian Institute of Mining and Metallurgy Publication Series,2002(2):285-289.[18]Maiti S K,Nandhini S,Das Manab.Accumulation of metals by naturally growing herbaceous and tree species in iron ore tailings[J].Interna-tional Journal of Environmental Studies,2005,62(5):595-603.[19]Kangal O,Guney A.Pilot scale tests for evaluation of feldspar tailings for ceramic industry[J].Key Engineering Materials,2004,264(2):1415-1418.[20]Das S K,Kumar Sanjay,Ramachandrarao P.Exploitation of iron ore tailing for the development of ceramic tiles[J].Waste Management, 2000,20(8):725-729.[21]Das S K,Kumar Sanjay,Ramachandraro P.Exploitation of iron ore for the development of ceramic tiles[J].Waste Management,2000(20):725-729.。

铁尾矿处理

铁尾矿处理

铁尾矿处理一、相关问题1. 尾矿品位2. 其他有价元素含量3. 主要伴生元素含量二、研究现状我国铁矿资源嵌布粒度细,一般需经二段磨矿,少数三段磨矿、选别,因此除预选抛出部分粗粒尾矿外,大部分选矿排出和堆存的尾矿粒度较细,一般尾矿粒度在< 0.1~0.74 mm 占50 %~75 % ,仅长江中下游一带尾矿粒度较粗.1. 混凝土骨料,舞阳矿业公司的马茂君等人[1]对公司堆存的尾矿和围岩是否可以作为混凝土骨料进行实验室及工业试验,结果表明,所配制的混凝土完全满足设计要求,每年可创造可观的经济效益。

武汉工业大学以利用程潮低硅铁尾矿生产加气混凝土生产出符合国家标准的加气混凝土。

鞍钢矿渣砖厂利用大孤山选矿厂尾矿配入水泥、石灰等原料,制成加气混凝土,其产品重量经、保湿性能好,该厂年产10万m3 的加气混凝土车间,尾矿用量约3万t/ a [2] 。

邯郸市建筑科学研究所利用铁尾矿代替混凝土中的细级料,并得到了初步成功。

马鞍山矿山研究院利用齐大山选矿厂铁尾矿加入一定的配料(碎石、砂子、粉煤灰及粘土)及石灰,经一定的处理后作为路面基料,并在沈阳至盘山的12km路段进行了工业实验,经公路部门的测定表明,已达到了二级公路对路基的强度要求。

2. 制砖材料,梅山矿业公司与科研院所合作,对堆存的铁矿尾矿性质进行研究,并进行了细粒尾矿作为黏土替代品烧制砖瓦的工业试验。

结果表明,尾矿在烧结砖中的掺量为10%; 制成的尾矿砖呈铁红色,无开裂变形等现象,其抗压强度达到5.88 ~6.87 MPa; 同时利用尾矿和黏土混合制成的砖,尾矿掺入量达50%,该砖抗压强度达6.87 ~7.85 MPa,均超过了普通黏土砖的指标。

鞍钢矿山公司大孤山选矿厂,较早就开始利用尾矿为主要原料进行尾矿砖的试验研究[ 3 ] 。

以含铁尾矿为主,加入适量的CaO活性材料,经一定工艺制得尾矿砖。

中南工业大学也对铁尾矿进行了蒸养砖的研究,试验主要采用常压蒸养固结的方法[ 4 ] 。

铁尾矿、菱镁石尾矿制备微晶玻璃的研究

铁尾矿、菱镁石尾矿制备微晶玻璃的研究
的晶格 常数 ( 0 4 8 m, 0 2 5 m) a= . 5 n C= .9 n 与主 晶相 堇 青石 M 2 1 i 1( gA 8 5 8 a=1 7 n b=0 9 8 m, SO . 0 m, . 7 n C:0 .
2 结 果 与讨 论
2 1 热分 析 .
由图 1示 出 的 基 础 玻 璃 的 D C 曲线 可 见 , S 在
2 世纪 6 年代前苏联学 者就对矿渣微晶玻璃 O O
进行 了细致 的研究 , 并实 现 了产 业 化 。此后 , 界各 世
研究 。
国对各种工业废渣和尾矿等废弃料生产微晶玻璃进
行 了大量 的研 究 , 进 了废 弃 物微 晶玻 璃 的 大规 模 促 生产 与应用 】 I。
1 实

较高的化工原料, 成本高 , 限制 了生产的进一步发展
扩大 。
为减轻尾矿 给环境带来 的恶劣影响 , 本文结合 辽宁 地 区铁 尾矿 和菱 镁 石 尾 矿 的化 学 性 质 , 进行 了 铁尾矿 、 菱镁石尾矿制备堇 青石系微晶玻璃的实验
收稿 日期 :0 0 80 21- - 0 9 作者简介 : 雷岩 ( 95一) 男 , 士研究生 , 18 , 硕 主要从事尾矿微晶玻璃的研究 。
1 1 实验 原料 .
近年来 , 许多文献报道 了以铁尾矿为主要原料 生 产 C O—A2 3一 i2 微 晶玻 璃 J尤 其 是 欧 a I O SO 系 ,
美 日等发达 国 家 , 能够 规 模 化 生 产性 能优 良可 以用
() 1 原料及成分 原料为鞍山高硅铁尾矿 、 菱镁石尾矿和铝矾土 ,
化学 组 成 见 表 l 。选 用 玻 璃 的 组 成 位 于 Mg — O A , i 系 相 图中堇 青 石相 区 内 , 富含 氧 化镁 l0 一SO 且

低硅铁尾矿开发利用的新途径

低硅铁尾矿开发利用的新途径

低硅铁尾矿开发利用的新途径
低硅铁尾矿是指含有较低硅含量的铁矿石尾矿,通常对环境造成
严重影响,但近年来,开发利用低硅铁尾矿的新途径成为研究热点。

目前,利用低硅铁尾矿的主要方法是熔融还原法和磁选法。

其中,磁
选法是一种简单高效的方法,可以将低硅铁尾矿中的铁矿石分离出来,达到开发利用的目的。

另外,近年来也出现了一些新颖的利用方式。

例如,利用低硅铁
尾矿中富含的磷资源进行提取,可用于生产肥料等。

此外,低硅铁尾
矿中还含有锰、钴等金属元素,也可以进行开发利用。

综上所述,低硅铁尾矿开发利用的新途径包括熔融还原法、磁选法、磷资源提取等。

这些方法不仅可以减少尾矿对环境的影响,还可
以对矿产资源进行有效开发,具有较高的实用价值和应用前景。

尾矿库尾矿矿物特征及综合利用探究

尾矿库尾矿矿物特征及综合利用探究

223尾矿库尾矿矿物特征及综合利用探究郝文蕾1,杨浩禹2,梁 超1,扈守全3,邰建华1(1.中矿金业股份有限公司,山东 烟台 265400;2.招远市北截金矿有限公司,山东 烟台 265400;3.山东金都冶炼股份有限公司,山东 烟台 265400)摘 要:我国矿产资源丰富,随着经济的发展,对矿产资源的需求也在不断增加,使矿物开采严重。

为了满足社会发展需求,就要利用尾矿库中的尾矿进行综合选矿,解决矿产资源不足现象。

所以就要对尾矿库尾矿中的矿物特征进行分析,分别是粒度小,矿物组成复杂;富集有毒元素,缺乏经济价值;结构松散,酸性强;易流失,长期存储隐患较大等特征,并提出了其利用的方向,是在玻璃、建筑材料、填充等方面使用尾矿的矿物,提升矿产企业的资源利用效率。

关键词:尾矿库;矿物特征;微晶玻璃中图分类号:TD926.4 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)18-0223-3Exploration on Mineral Characteristics and Comprehensive Utilization of Tailings in Tailings PondsHAO Wen-lei 1, YANG Hao-yu 2, LIANG Chao 1, HU Shou-quan 3, TAI Jian-hua 1(1.China Mining Gold Industry Co., Ltd,Yantai 265400,China;2.Zhaoyuan Beijie Gold Mine Co., Ltd,Yantai 265400,China;3.Shandong Jindu Smelting Co., Ltd,Yantai 265400,China)Abstract: China is rich in mineral resources, and with the development of the economy, the demand for mineral resources is also constantly increasing, causing serious mineral mining. In order to meet the needs of social development, it is necessary to use tailings from tailings ponds for comprehensive beneficiation to solve the problem of insufficient mineral resources. So it is necessary to analyze the mineral characteristics in the tailings of the tailings pond, which are small particle size and complex mineral composition; Enriched with toxic elements and lacking economic value; Loose structure and strong acidity; The characteristics of easy loss and significant long-term storage hazards are proposed, and the direction of its utilization is to use tailings minerals in glass, building materials, filling, and other aspects to improve the resource utilization efficiency of mineral enterprises.Keywords: tailings pond; Mineral characteristics; Microcrystalline glass收稿日期:2023-07作者简介:郝文蕾,男,生于1985年,汉族,山东烟台人,本科,水利工程师,本科,研究方向:尾矿库。

利用低硅铁尾矿制备地质聚合物的研究

利用低硅铁尾矿制备地质聚合物的研究

利用低硅铁尾矿制备地质聚合物的研究王梦婵; 张惠灵; 陈永亮; 武诗怡; 齐辰晖; 肖华平; 蔡俊滢【期刊名称】《《中国矿业》》【年(卷),期】2019(028)008【总页数】7页(P170-176)【关键词】低硅铁尾矿; 地质聚合物; 抗压强度; 偏高岭土【作者】王梦婵; 张惠灵; 陈永亮; 武诗怡; 齐辰晖; 肖华平; 蔡俊滢【作者单位】武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉 430081; 武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室湖北武汉 430081【正文语种】中文【中图分类】TQ177地质聚合物是近年来开发的新型绿色胶凝材料,具有早期强度高、耐酸碱腐蚀、防火耐高温及固定有毒有害物质溶出等优良性能[1],可广泛应用于水泥替代胶凝材料、土木工程快速修补材料、轻质防火耐高温材料、工业有毒废渣和核废料固封材料等方面,在国内外建材界引起广泛关注。

地质聚合物通常是采用天然矿物高岭土煅烧所得的偏高岭土、粉煤灰、矿渣等活性硅铝含量较高的工业废渣为主要原料,在碱激发剂的作用下,通过搅拌、混匀、成型、养护制备而成[2],LEMOUGNA 等[3]以红土和高炉矿渣为主要原料制备出28 d抗压强度达到65 MPa的地质聚合物,其红土中富含较多高岭土等矿物成分,所以制备出的强度较高;薛彩红等[4]以电厂废渣低钙粉煤灰为原料,在温湿养护的条件下制备了粉煤灰基地质聚合物,微观分析表明其内部形成了一种“半晶态”物质;曹娃等[5]以粉煤灰和钢渣为原料,在水玻璃和氢氧化钠配制成的复合碱激发剂的作用下制备地质聚合物,在钢渣掺量25%、碱加入量16%、水玻璃加入量24%时,制备地质聚合物28 d的抗压强度可达到20 MPa。

而利用矿山尾矿制备地质聚合物的研究鲜有报道,主要是因为尾矿中硅铝的活性低,不易形成具有[AlO4]四面体和[SiO4]四面体结构单元组成的三维立体网状结构的聚合物。

铁尾矿是铁矿石经过选矿工艺选取铁精矿后排放的废渣,每生产1 t铁精矿要排出2.5~3.0 t尾矿。

铁尾矿的处理及其资源化利用

铁尾矿的处理及其资源化利用

铁尾矿的处理及其资源化利用李晶晶;丁益民;陆文雄;王雪;施庆安;郁志忠【摘要】铁尾矿是选矿后的废弃物,是工业固体废物的主要组成部分.介绍了铁尾矿的特性组成及利用的可行性,分析了铁尾矿综合利用的目的和意义,综述了近年来国内外在铁尾矿综合利用方面的研究进展,并对铁尾矿在建筑材料中的应用方向作了展望.【期刊名称】《粉煤灰综合利用》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P52-56)【关键词】铁尾矿;综合利用;固体废弃物;建筑材料【作者】李晶晶;丁益民;陆文雄;王雪;施庆安;郁志忠【作者单位】上海大学理学院化学系,上海,200444;上海大学理学院化学系,上海,200444;上海大学理学院化学系,上海,200444;上海大学理学院化学系,上海,200444;上海海笠新型建材发展有限公司,上海,201906;上海海笠新型建材发展有限公司,上海,201906【正文语种】中文【中图分类】X751铁尾矿是铁选厂在特定的经济技术条件下,将铁矿石磨细后,选取“有用组分”后排放的废弃物,也就是铁矿石经过选取铁精矿后剩余的固体废弃物。

随着我国钢铁工业的迅速发展,铁矿石的开采量不断增加,选矿厂排出的尾矿越来越多。

据中国资源综合利用协会2009年发展报告,2009年我国尾矿总产生量达到了11.92亿t,占全国工业固体废弃物的45%以上,而综合利用率只13.3%,且目前已累积堆存100多亿t。

由于我国铁尾矿利用率低,大量的尾矿堆存在尾矿库中,这不仅是对矿产资源的最大浪费,而且排放和储存尾矿耗用大量的资金,占用大量的农田,造成环境污染,甚至导致尾矿坝体决裂等恶性事件,危及人民生命和财产安全[1]。

因此,铁尾矿的综合治理和开发利用是我们面临的重大课题。

在利用尾矿生产建筑材料方面,其产品主要是建筑用砂、尾矿及砌块类材料等,附加值低。

这几年出现的尾矿透水砖和尾矿加气混凝土等,在提高附加值方面有了较大的进步,但仍属于受运距限制的较低级附加值产品。

低硅铁尾矿制备轻质泡沫混凝土试验研究

低硅铁尾矿制备轻质泡沫混凝土试验研究

低硅铁尾矿制备轻质泡沫混凝土试验研究韩厚胜;李育彪;潘梦真;陈坤;张媛;顾雲翔;薛璐韬;蹇守卫【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2024()4【摘要】为解决低硅铁尾矿堆存量大、利用困难等问题,以杨家湾尾矿库内低硅铁尾矿为矿物掺和料,水泥为胶凝材料,Al粉为发泡剂,制备轻质泡沫混凝土,并考察了水泥掺量、水料比、发泡剂Al粉掺量、激发剂CaO掺量等因素对泡沫混凝土性能的影响。

结果表明:在铁尾矿掺量55%、Al粉掺量0.14%、CaO掺量5%、聚丙烯纤维掺量0.3%、稳泡剂掺量0.25%、水料比0.55的条件下,经20±1℃恒温恒湿养护28d,可制备出抗压强度1.84MPa、干密度768.61kg/m^(3)、比强度2.394×10^(-3)Nm/kg的轻质泡沫混凝土,综合性能良好,符合JG/T266—2011《泡沫混凝土》之A08干密度等级、C1强度等级要求。

机理分析表明:孔隙率的过度提高会破坏制品内部的孔隙结构,对制品强度造成负面影响;铁尾矿的添加有助于混匀料浆,促进Ca(OH)2的生成,为料浆进一步创造碱性环境,促进钙矾石、C—S—H凝胶等水化产物的生成,其与铁尾矿的交织分布会支撑起孔隙结构,改善力学结构,使泡沫混凝土即使在较低密度下仍表现出较好的力学性能。

【总页数】6页(P269-274)【作者】韩厚胜;李育彪;潘梦真;陈坤;张媛;顾雲翔;薛璐韬;蹇守卫【作者单位】武汉理工大学资源与环境工程学院;矿物资源加工与环境湖北省重点实验室;硅酸盐建筑材料国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TD981;TU528【相关文献】1.山西灵丘低硅铁尾矿制备加气混凝土的试验研究2.高硅型铁尾矿砂蒸压加气轻质混凝土的制备及其性能研究3.高掺量低硅铁尾矿制备泡沫混凝土试验研究4.低硅铁尾矿制备轻质陶粒试验研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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础配方 , 并对所制得 的微 晶玻璃的密 度 , 耐酸失重率 , 耐碱性失重率等物化性 能进行 了测试 , 测试 结果表 明 , 以低 硅 铁尾矿 为原料制备微晶玻璃 是可行的 。 关键词 : 低硅铁尾矿 ; 晶玻璃 ; 微 制备 ; 烧结法
中 图 分 类 号 : 7 1 文 献 标 识 码 : 文 章 编 号 :006 3 (0 1 0 -0 1 4 X5 A 10 -5 2 2 1 )50 4 - 0
璃 , 前基本上停 留在高硅区( i: 7 %)对于低 目 S >0 , O 硅区的铁尾矿制备微晶玻璃基本上仍属空白。 微 晶玻璃 ( ls—C rmi ) 称为 玻 璃 陶瓷 或 Gas ea c 又 s 微晶陶瓷, 是通过加人晶核剂等方法 , 经过一定的热 处理 条件 使玻 璃受 控 晶化 而制 得 的 一种 含有 大量 微
第 5期 21年 1 01 0月
矿 产 综 合 利 用
M u t u p s i z to fM i e a s u c s li r o e Ut ia n o n r lRe o r e p l i
No .5 Au .2 1 g 0 1
低 硅 铁 尾 矿 制微 晶玻 璃 的试 验 研 究
收稿 1期 :0 10 -8 改 回 1期 :0 1 31 5 2 1 -10 ; 1 5 2 1 - .8 1 0
1 2 试 验试 剂 与仪 器 .
试验试剂 : 氧化铝 , 氧化镁 , 氢氧化钠 , 均为分析
纯。
试验仪器 : 电阻炉 Y X / 6 F 2 10一Y , C 模具 , 压力
据 20 08年黑 色冶 金矿 山统计 年报 , 国铁 矿 选 全 矿 厂人选 原矿 量 为 9亿 t排 出 的尾矿 量 达 6亿 t占 , , 入 选 矿 石 量 的 6 .7 。 目前 , 国 的尾 矿 综 合 利 66% 我 用率 只有 7 , % 堆存 的铁 尾矿 量 高 达 5 0亿 t铁 尾 矿 , 的产量 大 而 利 用 率 低 。用 铁 尾 矿 成 功 制 备 微 晶 玻
矿, 采用烧结法成功研制出低硅铁尾矿微晶玻璃 , 并 对试样 的理化性进行了测试 , 测试结果表明, 采用低 硅铁尾矿为主要原料制备微晶玻璃是可行的。
1 试 验 研 究
1 1 试 验原 料 .
以安徽低 硅铁尾矿 为试验原料 , 其化学组分分 析 见表 1 。 表 1 铁 尾矿 化 学 组成/ %
晶体 的 多晶 固体材 料 。微 晶玻 璃 的结 构 和性 能与 陶 瓷 和玻璃 均不 相 同 , 性 质 取 决 于 微 晶 陶瓷 相 的 矿 其 物组 成 和微观 结构 以及 玻 璃 的化 学 组 成 , 因而 它 集 中 了陶瓷 和玻 璃 的特 点 , 有 较低 的热膨 胀 系数 , 具 较 高 的机 械 强度 , 显著 的耐腐 蚀 、 风化 能力 及 良好 的 抗 抗热震 性 能 。与传 统玻 璃相 比 , 软化 温 度 、 其 热稳 定 性 、 学稳 定性 、 械强 度 、 度 比较高 , 具有 一 些 化 机 硬 并
机 和牛 力牌 制样 机 。
作者 简介 : 陈晓玲 (9 4一) 女 , 16 , 工程 师。

4 2・
矿产综合利用
2 1 钽 01
13 试 验 方法 .
表 2 微 晶 玻璃 的 组成 范 围/ %
采 用熔 制 、 淬 、 处 理 等 工 艺 制 取微 晶 玻 璃 , 水 热
特殊的性能 ; 与陶瓷相 比, 的显微 结构均匀致密 、 它 无气孔 、 表面光洁 、 制品尺寸准确并能生产特大尺寸 的制品。它不仅可 以替代 工业 及建筑业 的传统 材 料, 而且将开辟全新 的应用领域 , 因此微 晶玻璃是一
种 特殊 材料 。 铁 尾矿 因含 有 制备 微 晶玻 璃 所 需 的 C O, O, a Mg
2 11 主 晶相 的确 定 ..
铁尾矿 的化学组 成分析结果表 明, 主要组分 其 为 C O A2 ,S 2 F: 3M O 因此确定基础玻 a 、 1 、i 和 e0 、 g , 0 O 璃属 于 C O—Mg —A2 ,一SO a O l O i 四元 系统 。 在 这
陈晓 玲
( 徽 理工 大学 化 " 3程 学 院 ,安徽 安 /- ' 淮南 2 20 ) 3 0 1
摘要 : 用铁尾矿制备 微晶玻璃 , 目前基本停 留在高硅 区 ( i >7 % ) 针 对该状 况 , 试验 以安徽 低硅铁 尾矿 SO 0 , 本 为 主要原料 , 采用烧结法研 究微晶玻璃 的制备。在分析低 硅铁尾矿 化学 组分 的基 础上 , 择透辉 石为微 晶玻璃 的 选 主晶相 , 设计微晶玻璃 的基 础配方组成 。通 过条件试 验确定了制备低硅铁尾 矿微 晶玻 璃 的较 佳熔 制工艺参 数和基
试验工 艺 流程见 图 1 。
2 0 O2 配方 尾矿 石英粉 A: ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ O Mg Na 0 +K2 Ti l O a O

2 结 果 及 讨 论

7 7
图 1 试 验 工艺 流程
7 5 5

2 1 低 硅铁尾 矿微 晶玻 璃 的 组成 设计 .



A: ,S : l ,i 等化学成分 , 0 O 根据铁 尾矿 中的化学成分
及 含量 , 以充分 利 用 铁 尾 矿 制 备 各 种 性 能 的微 晶 可 玻 璃 。既 可 以使废 弃 资 源获 得 了再 利用 , 护 环境 , 保 又提 高 了材 料 的技 术 含量 和 附加 值 。 本 试 验 研 究 以安 徽低 硅 铁尾 矿 为 主 要原 料 , 在 分 析原 料成 分 的基 础 上 , 计 基础 玻璃 的基 本 组成 , 设 确 定低 硅 铁尾 矿微 晶玻璃 的最佳 工 艺参数 。通 过加 人 不 同种 类 和 数 量 的 晶核 剂 和 引 入 不 同 数 量 的尾
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