回收尾矿以做建筑材料

2022-03-01123

矿山尾矿是岩石和矿物加工产生的废料,一般富含硅、钙、铝、镁和铁,还含有相当数量的铅、砷、钴、铜、锌、钒等重金属。当尾矿中含有硫化矿物时,还可能导致酸性矿山排水。这使得矿山废物的有效和高效回收和再利用成为主要的环境问题。然而,尾矿的物理、矿物学和化学成分使其成为适用于土木工程应用的材料。尾矿一般是结晶的、相对松散的并且具有多孔微结构。尾矿比重在 2.7-4.29,并且矿山尾矿的粒度在水泥大小、淤泥大小和沙子大小的颗粒之间变化。尾矿由于其物理和化学性质,适用于各种土木工程应用。

1.烧结砖

尾矿可用作制砖中天然细骨料的替代品,从而减少对河床采砂的需求。发现使用赤铁矿尾矿制备的烧制粘土砖的强度在 12.65 至 20.35 MPa 之间,当烧制温度在 850 至 1050 °C 之间变化时,吸水率在 16.5 至 17.9% 的范围内。发现最佳烧制温度为 950–1000 °C 。使用铜尾矿生产地质聚合物砖表明强度随着活化剂摩尔浓度的增加而增加。然而,含水量和成型压力的有效优化对孔隙结构起着至关重要的作用,从而影响砖的抗压强度和吸水率。

 铜尾矿.jpg

2.瓷砖

尾矿中的矿物质随温度从一个相变为另一个相。这一特性使尾矿成为一种适合用于瓷砖和陶瓷的原材料。赤铁矿尾矿在瓷砖生产中被证明是一种有效的助熔剂,当其用量在 50% 到 70% 之间时。瓷砖的吸水率和孔隙率随着尾矿百分比的增加而降低,强度达到 72.5 MPa。戈麦斯等人尝试使用钨矿废料和树脂生产用于装饰目的的水磨石砖。老化的尾矿呈赭石色,具有视觉吸引力,而加热后的尾矿因铁氧化而呈微红色。将样品在 600 °C 下加热以获得所需的颜色。这种颜色变化使矿山尾矿的应用可扩展用于修复材料颜色变化是主要要求的遗产结构。

3.细骨料

随着优质细骨料需求的增加和短缺,全球正在探索细骨料的替代来源。尾矿作为砂浆和混凝土中细骨料的替代品已被广泛研究,主要是由于其粒度和比重。王等人研究了以石墨尾矿为细骨料的砂浆样品的冻融性能。对于短期周期 40% 的替换和长期周期 20% 的替换比对照混合物表现更好。当金矿尾矿被用作沙子替代物时,在 30% 替代物时可实现 47 MPa 的最大强度。

4.粗骨料

很少有关于使用尾矿作为粗骨料的研究。Liu 等人进行了使用石墨尾矿作为粗骨料的导电混凝土的开发。据观察,更换 15% 后强度降低了约 29-42%。含尾矿的混凝土在导电性方面表现良好。同时电导率提高了约 50%。这扩展了除冰/融雪混凝土的适用性,用于寒冷天气条件下的路面和需要阴极保护钢筋的应用。

 尾矿山.jpg

5.水泥粘合剂

尾矿可用于水泥粘合剂中,作为熟料的原料、补充水泥材料、直接替代水泥或作为碱活化材料的前体。对于此类应用,可以通过热处理、碱活化和研磨对尾矿进行化学和物理改性,以实现所需的性能。劳拉等人建议煤矿废弃物经活化后,可直接用作水泥替代品。铜尾矿作为补充胶凝材料使用时可以提高砂浆强度。钨矿废料用碳酸钠煅烧,然后用氢氧化钠溶液活化,可产生高达 45 MPa 的高早期强度。



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