工业尾矿特点及在建筑陶瓷保温材料中的应用

刘娥+成智文+贺晓梅+卢庆阳+郭伟

摘 要：本文主要对多种工业尾矿的化学组成、矿物组成和主要性能进行了系统的研究分析。论述了部分工业尾矿在建筑陶瓷保温材料生产中的加工工艺。比较详细地介绍了在坯体配比中，工业尾矿的应用量大于50%（重量百分比）时，生产建筑陶瓷保溫材料的工艺参数、坯体配比、产品性能、产品特点及应用工业尾矿应注意的问题。论述了陶瓷保温材料在建筑体的应用。

关健词：工业尾矿；化学成分；矿物组成；陶瓷保温材料

1 引言

随着我国城市建设的发展，建筑耗能过大已成为一个丞待解决的问题。目前，国内用于保温功能的建筑围护墙外装饰保温材料多为有机材料，这种材料的缺点是易吸水变质、易燃烧、耐久性差，优点是价格低。另一方面，我国工业尾矿的主要处理方式是堆放、填埋和综合利用，其中堆放或填埋既占用了耕地，又污染了环境。因此，从建筑节能、工业尾矿利用的角度出发，开发兼具良好的保温隔热、节能、隔音、防火、与建筑体同寿命等多种功能于一身的建筑陶瓷保温材料，可替代现有的建筑围护墙外装饰有机保温材料。利用工业尾矿生产建筑陶瓷保温材料既解决了工业尾矿对环境的污染，又解决了建筑耗能过大的问题，是一种新型的绿色建筑陶瓷保温材料产品。

2 工业尾矿的种类和性能

所谓尾矿是选择矿中分选作业的产物之一，其中有用目标组分含量最低的部分称为尾矿，均为不同粒径的细砂状。在此选用陕西部分尾矿进行分析研究。

2.1铁矿尾矿

（1）尾矿的化学成分见表1。

（2）矿物组成。

汉中嘉陵大沟口尾矿主要矿相为：石英：52.4%、斜长石：9.5%、伊利石：10.0%、绿泥石：11.3%、闪石：6.9% 。

汉中杨家坝尾矿主要矿相为：石英：8.6%、斜长石：8.8%、白云石：8.4%、绿泥石：35.7%、闪石：8.9%、蛇纹石：19.7%。

柞水大西沟尾矿主要矿相为：石英：25.7%、重晶石：9.6%、伊利石：29.6%、绿泥石：14.0%、黄铁矿：10.6%、菱铁矿：6.4% 。

从表1化学成分和矿相组成可以看出，汉中嘉陵大沟口尾矿中，用于生产陶瓷产品的原料石英、斜长石、伊利石的含量较高，因此汉中嘉陵大沟口尾矿是较好的陶瓷原料，在建筑陶瓷保温材料生产中可以做为主要原料使用，一般使用量在40%以上；汉中杨家坝尾矿中，主要以绿泥石、蛇纹石为主，而绿泥石、蛇纹石则主要是Fe和Mg的矿物种，因此，在陶瓷保温材料生产中只能少量使用（15 ～ 25%）；柞水大西沟尾矿中绿泥石、黄铁矿、菱铁矿含量较高，但其铝含量较高，因此在陶瓷保温材料生产中的用量也可达20 ～ 35%。

2.2钼矿尾矿

（1）化学成分见表2。

（2）矿物组成。

石英：76%、伊利石：13%、钾长石：2%、纤铁矿：2%、绿泥石：2%、方解石：2%、白云石：2%、闪锌矿：0.5%、黄铁矿：0.5%。

由化学成分和矿物组成可以看出，金堆城栗西钼矿尾矿的主要组成为石英相，其次是伊利石相，其Al2O3含量也较高，Fe、Ca、Mg含量均较低，因此可以作为生产陶瓷保温材料的主要原料使用，其用量可达50 ～ 65%。

2.3铅锌矿尾矿

（1）尾矿的化学成分见表3。

（2）矿物组成。

凤县1#铅锌矿尾矿：石英46%，方解石：26%，重晶石：9%，铁白云石：9%，菱铁矿：3%，黄铁矿：4%，白铅矿≤1%，钡长石：2%，伊利石：1%。

凤县2#铅锌矿尾矿：石英：47%，重晶石：26%，方解石：23%，白云石：4% 。

凤县3#铅锌矿尾矿：石英：30%，绿泥石：12%，伊利石：23%，方解石：16%，白云石：18%，黄铁矿：1%。

由化学成分表3和矿物组成可以看出：凤县铅锌矿尾矿中钙含量较高，对于陶瓷保温材料的生产影响较大，不利于陶瓷保温材料产品的生产。因此，在陶瓷保温材料生产的使用中，三种尾矿的使用量控制在15 ～ 35%。

2.4煤矸石

（1） 化学成分见表4。

（2）矿物组成。

高岭石：89%，石英：4%，勃姆石：5%，黄铁矿：2%。

由化学成分表4和矿物组成可以看出：煤矸石的主要组成为高岭土，铝含量很高，灼减较大。灼减大对于生产陶瓷保温产品有利。因此，可以作为很好的原料用于陶瓷保温产品的生产。

3 利用工业尾矿实际生产研究

选用以上尾矿中的钼矿尾矿进行实际生产试验。

3.1工艺过程

3.2工艺参数

料：球=1：2；

造粒料含水量：≤1.5%；

干燥温度：105℃；

泥浆含水量：46%；

陈腐时间：≥24 h；

干燥时间：14 h；

研磨时间：12 h；

成型压力： 0.5 Mpa；

烧成温度：1180 ～ 1220℃。

3.3坯体配比及化学成分

坯体配比及化学成分见表5、表6所示。

3.4样品性能

样品性能是经过《国家建筑材料工业墙体屋面材料质量监督检验测试中心》检测。见表7。

3.5生产样品

3.6利用工业尾矿所生产建筑陶瓷保温板的特点

（1） 体积密度小；（2）导热系数低；

（3） 不透水； （4）隔音效果好；

（5） 与建筑体同寿命，与建筑体的相容性好；

（6） 可根据用户要求进行加工。

3.7陶瓷保温材料在建筑体上的应用

根据陶瓷保温材料的特点在建筑体的应用：

（1）用于建筑屋面材料；

（2）用于建筑墙体材料；

（3）用于建筑围护墙外装饰材料。

4 工业尾矿的特点及使用中应注意的问题

由工艺参数中可以看出，产品的烧成温度在1180～1220℃之间，与现在大多数的陶瓷产品烧成温度范围相同。因此，可以利用现有的陶瓷烧成设备稍加改进，就可进行建筑陶瓷保温产品的生产。工业尾矿的另一特点为价格便宜，有利于降低成本。

使用中应注意的问题：

（1）工业尾矿进行配料前要进行除杂处理；

（2）工业尾矿成分变化较大，需加强原料的检验，以保证产品的质量稳定；

（3）在工业尾矿使用前一定要进行放射性检测，如果不附合放射性能要求的工业尾矿一定不能用于建筑陶瓷保温材料的生产。

总的说来，目前国内对工业尾矿的研究虽然开展不少，但真正应用于实际生产的还不多。工业尾矿的量很大，如果使用工业尾矿生产的建筑陶瓷保温材料能够大量推广应用，即可以减少建筑保温耗能，又能消耗工业尾矿，减少工业尾矿对环境的污染。对建筑陶瓷保温材料生产企业的发展来说，利用工业尾矿以拓宽原料来源是一个既经济而又可靠的途径。

参考文献

[1] 刘康时. 陶瓷工艺原理[M]. 华南理工大学出版社， 1990.

[2] 中国硅酸盐学会陶瓷分会建筑卫生陶瓷专业委员会. 现代建筑卫生陶瓷工程师手册[M]. 中国建材工业出版社， 1998.

[3] 许威等. 轻质外墙砖配方及其烧成制度的研究.brick-tile.2007.

[4] 宋希文. 耐火材料工艺学[M]. 化学工业出版社， 2008.