1、鐵礦尾礦燒結制磚可行性探討0 概述梅山鐵礦一期尾礦庫庫容239 萬 m3, 服務 20 年 , 堆放尾礦270 萬 t, 1999 年 10 月閉庫。二期尾礦庫位于江寧縣吉山梁塘, 庫容 1049 萬 m3, 1999 年 5 月啟用 , 設計年貯存尾礦量71 萬 t, 服務 19 年。實際生產尾礦量增加到90 萬 t/a, 只能使用15 年 , 所以三期尾礦庫必須盡快建成, 才能確保正常生產。礦區地處南京近郊, 尋找庫址非常困難, 不僅需要巨額投資, 而且影響生態環境。根本出路在于充分利用資源, 開發新型墻體材料, 減少尾礦堆存量, 實現可持續發展。1 磚瓦行業形勢和政策1.1 磚瓦行業形勢

2、全國共有10 萬家磚瓦企業, 占地 450 萬畝 , 2005 年生產實心黏土磚4800 億塊。 實心黏土磚屬于傳統墻材 , 主要原料是黏土質材料, 黏土是地球表面分布最廣的礦物性物質, 具有可塑性和泥漿流動性質,遇水黏稠, 脫水硬固, 具有團泥結構、透氣性和生物活性, 主要礦物成分為石英、高嶺土、水云母、蒙脫石、伊利石、長石等硅酸鹽、硅鋁酸鹽類礦物。目前我國人均耕地1.41 畝 , 房屋建筑材料中70%是墻體材料 , 其中黏土磚占據主導地位, 每年耗用黏土10 億m3, 毀田 50 萬畝 , 相當于每年40 萬人口失去了耕地。同時 , 消耗 7000 多萬噸標準煤（1t 標準煤 =29.27

3、MJ）, 1t 標準煤燃燒可產生1.44tCO 2、 2t 灰 , 導致環境污染。1.2 新型墻體材料政策2001 年 6月 , 國家經貿委對直轄市、沿海地區大中城市和人均占有耕地面積不足0.8 畝的省會城市（共170 個 ）, 要求 2003 年 6 月底前 , 在住宅建設中禁止使用實心黏土磚; 2005 年 12 月國家發改委等四部委公布 256 個城市 , 要求 2008 年底前禁止使用實心黏土磚。新型墻材具有節能、節地、利廢、保溫、隔熱五大優點, 財政部、國家經貿委認定的新型墻材有非黏土磚、摻有不低于30%的工業廢渣的產品等六大類。發展新型墻材的基建、擴建、技改項目, 固定資產投資方向

4、調節稅稅率為0; 項目可列入國家開發銀行的基本建設政策性投資項目, 享受政策性貸款; 利用本企業外的煤矸石、爐渣、 粉煤灰作主要原料, 生產建材產品所得, 自生產經營之日起, 免征所得稅5 年 ; 對企業生產的原料中摻有不低于30%的煤矸石、粉煤灰等廢渣的建材產品, 免征增值稅; 減免土地使用稅。2 尾礦性質和總體思路2.1 尾礦性質梅山鐵礦開采礦石經選礦后每年排出90 萬 t 細粒尾礦, 全部堆放在尾礦庫。尾礦中金屬礦物主要以菱鐵礦和赤鐵礦為主, 在現有的技術條件下回收不經濟; 脈石礦物主要有石英、白云石、方解石、磷灰石及高嶺土等黏土礦物。尾礦粒度較細: -200 目占83.06%、 -40

5、0 目占 67.72%; 密度 3.01g/cm 3、 容重 1.17g/cm 3、比表面積10.44m2/g, 塑性指數11.57 。 多元素和燒損分析見表1, 礦物組成及含量見表2。去1多兀素和燒損分析Table 1 Analysis of Diuli-elaueiits and file bssTFe“0iSffl20 36Q 962Q 95712 462 76區9025.第17. 1212 0815. 60Q 064Q 250 281 02Q 154. 34表2礦物組成及含量Table 2 The campo Litioci and content of Ilie mineralogi

6、cal ores美鐵礦 赤(渴)鐵爐 磁鐵小 黃鐵獷鐵!i/M八力解心博板彳石英石棺石 透輝石贛泥石、昌母密f N列其921 S12 41. 41 810 65. 216 25. 112 8& S2 ;2.2 總體思路礦業公司重視資源綜合開發，1986年開始對尾礦進行了制磚初步試驗，在磚瓦廠輪窯內焙燒，產品不 松散、不開裂。1989年起，與科研單位合作，解決關鍵技術，歷時14年，投入的科研經費達到280萬元， 在尾礦再選，尾礦濃縮，尾礦脫水，制作廣場磚、微晶玻璃，尾礦生產燒結磚等方面取得了重大進展，利用尾礦生產燒結磚已完成科研和可行性研究。2005年4月正式把尾礦作為制磚原料，生產的燒

7、結磚應用于高層商品房。總體思路是把尾礦視為資源，產品必須大量使用尾礦，具有廣泛應用基礎。曾經考慮壓濾成餅堆置 ， 這樣沒有作為產品循環利用，因此主攻建筑材料。嘗試做微晶玻璃，但尾礦利用量極少，未能從根本上解 決尾礦出路，因此圍繞尾礦生產燒結磚開展了一系列研究工作。3尾礦生產燒結磚的試驗由于尾礦粒度細、水分高，所以脫水又t度極大，必須降低水分，才能滿足燒結磚原料要求。 先后采用 盤式過濾機和陶瓷過濾機、自動壓濾機等設備開展過濾試驗，結果表明，用壓濾工藝對尾礦進行脫水，濾餅水分可以達到20%左右。因此在處理污水的 90m壓濾生產線上，進行了 4次壓濾脫水工業試驗，累計獲 得適合燒磚的濾餅126t,

8、為試驗提供了合格原料。3.1 實驗室研究委托西安建筑科技大學開展了生產燒結磚工藝技術研究，分析了尾礦與黏土成分、成型水分、成型性能、加熱過程中的物理化學變化等，完成了干燥敏感性測試，確定尾礦燒結磚的燒成溫度范圍和燒成曲線，燒成溫度范圍950-1000Co焙燒原理：在焙燒過程中進行充分的固相反應，產生足夠的高溫液相，將孔隙充塞，使坯體中微孔的體積減少、密度增加、強度提高；冷卻后形成的玻璃體將結晶的固體顆粒牢固地黏結在一起，使產品獲得高強度。與山東工業陶瓷研究設計院合作對尾礦性質進行了研究，并在尾礦擠壓成型、摻煤比例、碼坯方式、干燥制度、燒成溫度等方面進行了試驗。結果表明，在強氧化氣氛中，可以生產

9、出高檔次的空心磚，燒結磚無開裂、變形現象。3.2 半工業試驗分別采用2m梭式窯、6m梭式窯、工業輪窯、工業隧道窯四種窯爐，完成了四次半工業試驗，結論如下：(1)采用尾礦能夠生產出優質的空心磚，顏色呈紅褐色。(2)磚坯干燥收縮率為工% 2.5%。(3)在燒成制度的選擇上，應考慮外摻煤時，在441.5569.0 C、682.5797.6 C有兩個放熱峰，在 這兩個溫度區間內, 升溫速率要適當降低, 保溫時間盡量延長, 同時加大二次風量以增強氧化氣氛, 防止出現黑心和面包磚現象。(4) 在碼坯方式上, 宜采用單層錯位方式, 使磚坯的孔和孔重疊, 磚坯之間保持空氣流暢, 以提高燒結磚的質量。3.3 工

10、業試驗在實驗室試驗和半工業試驗基礎上, 選擇雙通道隧道窯、雙通道干燥窯頁巖燒結磚的生產線, 進行了工業試驗。(1)相關參數。成型磚坯尺寸為190mme 125mm< 95mm,矩形孔，孔洞率20%;表面光潔，形狀規整，強 度高，顏色為紅褐色；干燥收縮率為2%(高度)、3%債度)、4%低度)；頁巖磚重2950g/塊，尾礦磚重2840 g/塊。(2) 產品性能。國家建筑材料工業建材放射性監督檢驗測試中心對燒結磚進行了放射性測, 內照射指數 0.27 、外照射指數0.49 。結論 : 符合GB6566 2001建筑材料放射性核素限量標準的建筑主體材料要求 , 其產銷與使用范圍不受限制。(3)抗

11、壓強度：實心磚和多孔磚強度達到建筑燒結磚MU10勺要求，多孔磚抗壓強度12.43MPa,實心磚抗壓強度11.6MPa; 凍融試驗: 重量損失率小于2%; 泛霜試驗: 介于輕微泛霜和中等泛霜之間; 抗石灰爆裂試驗 : 蒸煮后沒有發現磚體表明顯變化, 抗石灰爆裂達到優等品的標準; 與黏土磚相比密度略微偏高, 接近黏土磚的上限; 吸水率達到建筑用磚的優等品標準。4 燒結制磚初步設想年產 1.2 億塊標準磚規模, 可使用尾礦31 萬 t。 如能建成3 條生產線, 可以消耗梅山鐵礦一年產生的全部尾礦 90萬t。產品規格：240mmx 115mm< 90mm孔磚,孔洞率27.1%; 190mm<

12、; 190mm< 90 mrn孔磚, 孔洞率 31.5%; 240mm x 240 mmx 115mm§心'磚，孔洞率 52%4.1 原料處理工藝尾礦經過濃縮, 含水55%的礦漿先送入壓濾機擠壓, 降低水分至20%左右, 由螺旋輸送機喂料至皮帶輸送機再送入網帶式干燥器干燥, 干燥后的物料, 含水 15%, 經過高速細碎對輥機破碎后, 由雙軸攪拌機攪拌 , 送入陳化庫陳化, 陳化的目的是使物料水分和成分更加均勻。4.2 成型干燥和燒成工藝有輥道窯和隧道窯兩個方案:(1) 輥道窯方案。陳化后的物料經多斗挖土機均勻取料, 由帶式輸送機送到箱式給料機, 再經過雙軸攪拌機攪拌后由

13、帶式輸送機送至雙級真空擠磚機擠出成型, 然后經過切條機、切坯機將泥條切成合適的磚坯 , 經磚坯輸送系統輸送后, 由進窯機組送入雙層輥道式干燥窯、快速干燥窯干燥, 干燥后的磚坯由出窯機組、輸送系統進入雙層輥道式燒成窯燒成, 再由出窯機組、成品磚輸送系統進入卸坯線進行人工卸坯。全線實現自動化操作。(2) 隧道窯方案。陳化、攪拌、擠出、切割工藝和輥道窯方案一致, 不同點是干燥采用隧道式干燥窯,燒成采用隧道式燒成窯。與隧道窯相比，輻道窯可節約20%30%勺熱耗和20%勺電耗；產品是單層碼燒，能 保證充足的氧化氣氛; 投資少 , 占地少 ; 燒成周期短, 成本低 ; 便于實現自動化控制; 輥道窯內溫差相

14、對較小 , 溫度曲線易調節控制。目前, 歐美國家新建的多孔磚、空心磚生產線, 輥道窯已占到80%。5 燒結磚的優越性和市場燒結磚瓦是一種多功能齊備于一體的建筑材料, 以防火、防潮、防化學腐蝕、抗風化能力強而著稱。隔熱保溫、濕呼吸功能好, 可調節室內小環境; 蠕動變形最小, 能制成多種形狀、多種模數的制品, 可滿足建筑各部位的形體需要, 清潔、無毒。在壽命終結后, 不會造成二次污染, 并可能再利用。國外對燒結磚瓦物理、化學、 生物功能以及同環境保護的內在聯系進行全面評價后, 將其列入了綠色建材的應用范疇。西歐、北美的許多先進發達國家作為綠色建材的首選材料, 運用于墻體、墻面、屋面構件和裝飾。20

15、05 年 12 月 8 日江蘇省建設廳發布了JG/T004 2005 江蘇省工程建設推薦性技術規程, 把摻鐵礦尾礦JYM磚納入頁巖模數多孔磚建筑技術規程。南京每年墻材總量大約 30億塊，其中實心磚約10億塊；江 蘇省每年墻材總量大約 376億塊，其中實心磚169億塊。全國每年400億m高能耗建筑需要進行改造，每 年新建住房面積810億m2,所以燒結磚具有不可替代的廣闊市場前景。天津國環頁巖制品有限公司，利用海泥燒磚投入應用, 每年可消化入海口淤泥222 萬 m3, 生產燒結磚25 億標塊 ; 山東博興縣投資3億元與意大利合作, 利用黃河淤泥生產新型墻體材料, 規模 2.5 億塊 , 利稅 3980萬元 , 年利用黃河淤泥65 萬 m3,節約占地300 畝 , 節約征地投資400 萬元。6 結論及建議(1) 研究證實細粒尾礦可以作為黏土替代品, 用于燒結制磚, 產品質量滿足要求。(2) 利用尾礦, 節約土地資源, 屬于國家鼓勵的循環經濟項目。國家中長期科學和技術發展規劃綱要把礦產資源列為重點領域及其優先主題, 提出礦產資源是經濟和社會可持續發展的重要物質基礎, 要重點研究礦產資源綜合利用技術。(3) 綜合利用尾礦新資源, 建設制磚生產線, 在全國礦山率先做到尾礦循環利用, 為企業可持續發展奠