低硅鐵尾礦制備蒸壓磚技術(shù)及機(jī)理研究.pdf

1、隨著鋼鐵工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，鐵尾礦的排放量增速非常明顯。然而我國(guó)鐵尾礦綜合利用率不高，一般采取修建尾礦庫(kù)的方式進(jìn)行堆存，尾礦庫(kù)不但運(yùn)營(yíng)成本高，而且會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染和突出的安全隱患問題。低硅鐵尾礦是鐵尾礦的重要組成部分，但由于低硅鐵尾礦具有礦物組成復(fù)雜、粒度細(xì)等特點(diǎn)，綜合利用難度大。本文根據(jù)含鐵礦物種類不同，選取兩種典型低硅鐵尾礦--鄂西赤鐵礦尾礦和金山店磁鐵礦尾礦為原料，進(jìn)行了低硅鐵尾礦制備蒸壓磚的技術(shù)開發(fā)，并對(duì)蒸壓養(yǎng)護(hù)階段的水化反

2、應(yīng)過程和高摻量尾礦蒸壓磚級(jí)配設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了研究，最后對(duì)鐵尾礦制備蒸壓磚進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 (1)鄂西赤鐵礦尾礦制備蒸壓磚試驗(yàn)研究
　　 對(duì)鄂西赤鐵礦尾礦特性進(jìn)行了分析，包括化學(xué)成分、礦物組成、粒度組成、放射性分析及其它相關(guān)性能指標(biāo)分析；確定了制備鄂西赤鐵礦尾礦蒸壓磚適宜的技術(shù)參數(shù)：鐵尾礦摻量70％，石灰摻量15％，黃沙摻量15％，兩次攪拌，成型壓力20 MPa，成型水分15％，升壓時(shí)間2.

3、1 h，蒸壓壓力1.2 MPa，恒壓時(shí)間6 h，自然降壓。該條件下制備的標(biāo)準(zhǔn)蒸壓磚其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別為21.20 MPa、4.21MPa、15次凍融后的抗壓強(qiáng)度和質(zhì)量損失分別為18.36 MPa和0.72％，均符合《蒸壓灰砂磚》(GB11945-1999)中MU20級(jí)別的要求。
　　 (2)金山店磁鐵礦尾礦制備蒸壓磚試驗(yàn)研究
　　 對(duì)金山店磁鐵礦干尾和濕尾特性進(jìn)行了分析，包括化學(xué)成分、礦物組成、粒度組成、放射性分析

4、及其它相關(guān)性能指標(biāo)分析；確定了制備金山店磁鐵礦尾礦蒸壓磚適宜的技術(shù)參數(shù)：濕尾摻量42％，0.15～0.3 mm粒級(jí)干尾摻量30％，0.3～0.45mm粒級(jí)干尾摻量5％，0.45～1.2 mm粒級(jí)干尾摻量5％和1.2～2.5 mm粒級(jí)干尾摻量6％，石灰摻量12％，蒸壓壓力1.2 MPa，恒壓時(shí)間6 h。在該條件下制備的標(biāo)準(zhǔn)蒸壓磚其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、15次凍融后強(qiáng)度和質(zhì)量損失分別為30.14 MPa、5.98 MPa、26.52 MPa和

5、0.74％，均超過《蒸壓灰砂磚》(GB11945-1999)中MU25級(jí)別的性能要求。
　　 通過比較分析兩種典型低硅鐵尾礦制備蒸壓磚試驗(yàn)研究可知，不同的低硅鐵尾礦存在選礦工藝、伴生礦物以及粒度組成的差異，在制定低硅鐵尾礦制備蒸壓磚技術(shù)方案時(shí)要根據(jù)尾礦的特性確定適宜的制備工藝和產(chǎn)品級(jí)別。
　　 (3)蒸壓養(yǎng)護(hù)階段水化反應(yīng)過程研究
　　 通過XRD、DSC、FTIR和SEM等手段對(duì)不同蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間制品進(jìn)行了分析，揭

6、示了蒸壓養(yǎng)護(hù)階段水化反應(yīng)的過程。蒸壓養(yǎng)護(hù)水化反應(yīng)首先生成了水石榴子石，然后生成CSH(Ⅰ)和托勃莫來石，但是隨著蒸壓養(yǎng)護(hù)地不斷進(jìn)行，最后托勃莫來石逐漸向硬硅鈣石轉(zhuǎn)變。托勃莫來石是一種重要的水化產(chǎn)物，其強(qiáng)度要優(yōu)于硬硅鈣石。蒸壓制度的確定應(yīng)在保證多種水化產(chǎn)物共存的基礎(chǔ)上，保證托勃莫來石晶體結(jié)構(gòu)不發(fā)生轉(zhuǎn)變。
　　 (4)高摻量尾礦蒸壓磚級(jí)配設(shè)計(jì)模型研究
　　 建立了高摻量尾礦蒸壓磚集料級(jí)配設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算公式如下：
　

7、　 Pdi=62.25(di/dmax)0.22+37.75(di/dmax)K
　　 式中：di-某集料粒徑，mm；
　　 Pdi-某集料粒徑di的通過百分率，％；
　　 dmax-集料的最大粒徑，mm；
　　 K-級(jí)配修正指數(shù)，K=0.39～1.25。
　　 利用該高尾礦摻量蒸壓磚級(jí)配設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，僅需計(jì)算即可完成尾礦蒸壓磚的級(jí)配設(shè)計(jì)，能顯著降低研制成本和減小勞動(dòng)強(qiáng)度，且尾礦蒸壓磚具有尾礦