铁尾矿制备发泡保温建材和复合板材关键技术及产业化示范_尾矿_固废专题

一、需求分析

铁尾矿就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，也就是铁矿石经过选取铁精矿后剩余的固体废物。改革开放以来，我国矿山开采出现了前所未有的高峰。据工业和信息化部近期的初步排查，截至2014年，我国有15.3万个矿山；2700多座大型尾矿库积存总量超过50亿吨，其中铁尾矿占30亿吨，尾矿的大量堆存带来资源、环境、安全和土地等诸多问题。

我国是世界上烧结粘土砖的生产大国，目前年产量还有5400多亿块，绝大部分由生产规模小、工艺技术落后、大量浪费能源和污染环境的乡镇企业生产，每年因此毁坏和占用耕地达95万亩。烧结粘土砖的生产消耗了大量的资源和能源，严重破坏了耕地并造成环境污染。同时，烧结粘土实心砖砌筑的外墙保温性能差，不利于建筑节能与环保。目前制备的尾矿建材一般密度较大，需要保证强度的同时降低密度。另一方面，大量生物质（如秸秆、菌菇养殖废弃木粉基材）作为废弃物而堆存。因此，在发展利用铁尾矿制备具有节能利废、保护环境和改善建筑功能的新型微发泡墙体材料和建筑用板材，符合可持续发展的战略要求，具有重要的现实意义。

二、国际科技进展

自20世纪70年代起，世界上一些国家如日本、美国、英国、德国和瑞典等，从节能和环保的角度出发，积极开发炉渣资源，有的国家还为此成立了专门机构，如日本的钢铁渣显热综合利用技术委员会。

印度每年产生高达2000万吨的尾矿，如何安全的处置和利用它们是目前的一个挑战。2000年4月印度国家冶金实验室进行了一系列的试验，成功的将其转化为高附加值的陶瓷地板和墙砖。

加拿大魁北克大学川M.Benzaazoua等人(2005)对水泥固化铁尾矿回填矿区进行了试验。试验结果证明铁尾矿的细度与密实度显著的影响水泥固化尾矿的性能(强度、成本、需水量)，尤其是细料，显著的影响胶结回填料的性能、微空隙在其中的分布、排水能力与连续性、强度发展和给定组分的需水量。试验同时表明，不仅总体的空隙率影响胶结回填的强度，而且微孔在其中的分布也起很重要的作用。随尾矿细度的增加，需水量也相应增加。尾矿密度的增加会提高水泥掺量，进而增加造价。

三、国内科技进展

我国尾矿回收利用的工作起步较晚，但在许多方面取得了很大的进展。利用铁尾矿制作建筑材料。近年来，全国各大矿区普遍进行了制备铁尾矿砖的研究。例如：

谢朝学等人利用铁尾矿和炉渣为骨料，进行了制备小型空心砌块的研究。研究了砌块的抗压强度、抗折强度以及保温隔热等性能，结果表明该建筑材料的各项指标符合国家标准，其中与普通混凝土小型空心砌块相比，保温隔热性能具有明显的优势。该砌块铁尾矿掺量为25%~35%，炉渣掺量为15%~25%(均为重量比)，通过对比计算，发现制备小型空心砌块具有较好的社会效益和经济效益。

何廷树等人采用陕西某铁尾矿、水泥与当地河砂为主要原料，制备了MU15级免烧砖，研究了尾矿免烧砖抗压强度的影响因素包括铁尾矿与河砂的质量比、水泥、拌和用水量、成型压力以及化学外加剂的使用等因素。研究发现施加20MPa的成型压力，铁尾矿与河砂的质量比为1.25：l.00，水泥在固体干料中占10%，拌和用水量为固体干料总量的8%，高效减水剂掺量为水泥量0.8%，葡萄糖酸钠缓凝剂掺量为水泥量的0.03%时，所制备的免烧砖，养护28d抗压强度达到17.5MPa。并且各项性能指标符合JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》规范的要求。

四、技术目标

利用铁尾矿和农林生物质等固体废弃物制备出符合标准的建材，大量消耗现有铁尾矿固体废弃物和农林生物质，是废弃物变废为宝，造福人类。实现工业固废节能减排和循环利用。

五、核心突破

主要利用铁尾矿的碱激发机理，不用或少用胶凝材料，利用材料本身性质，制备出符合有关标准的建材；利用农林生物质的低密度和韧性，降低尾矿建材的密度，提高其断裂韧性，更好的满足市场需求。

其主要技术实施路径包括：配料—表面处理—混料-成型-养护四大步骤，为了节省能源，采用免烧工艺或蒸养工艺制备建材产品。

六、技术指标

1、尺寸、外观要求上符合国家标准要求；
2、抗压、抗冻性能至少达到MU15以上；
3、干燥收缩率平均值不应大于0.06%；
4、吸水率单块值不大于18%；
5、软化性能平均值Kt≥0. 80；
6、放射性指标应符合GB 6566的要求。
推广预期 1）以标准砖为例：20000块/小时；
2）年产量： 960万块/年。

当前国内尾矿砖的市场售价大约为0.4元/块（根据不同地域有所不同），年产960万块标砖，则第一年销售毛利为：960万块*（0.4元/块-0.1815元/块）=209.8万元，按照国家财政部与国家税务总局发布的关于部分资源综合利用及其他产品增值税政策问题的通知中相关优惠条款：企业利用废渣、废水、废气等废弃物为主要原料进行生产的，可在五年内减免所得税；企业生产的原料中掺有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其他工业废渣生产的建材产品免征增值税。第一年成本为设备费用与车间总成本，共计：960万块*0.1815元/块+30万＝204.24万元。由此可见，该项目具有较好的投资与开发前景。

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