铁尾矿的机械力化学活化及制备高强结构材料

张发海

（江苏安全技术职业学院，江苏 徐州221011）

注重铁尾矿的机械力化学活化及制备高强结构材料的深入探讨，有利于保持铁尾矿良好的活性，确保高强结构材料实践应用中能够达到预期效果，进而促进我国经济社会发展。因此，需要根据实际情况，了解铁尾矿自身的性质，进而在其活性增强的过程中引入机械化学活化方法，确保其在实践应用中反应活性的效果良好性。在此基础上，加强基于铁尾矿为主要原料的高强结构材料分析，以便提升铁尾矿的潜在应用价值。

1 加强铁尾矿机械力化学活化及制备高强结构研究的必要性分析

我国经济发展速度的不断加快及选矿技术水平的日益提升，使得铁尾矿的产量逐渐增加。实践过程中因铁尾矿堆存量的增多，使得其对周围的生态环境质量造成了不利的影响，会引发较为严重的污染问题。针对这种情况，为了实现对铁尾矿的高效利用，确保尾矿作为二次能源的应用效果良好性，并提高其发展过程中的市场竞争力，应充分地考虑铁尾矿活性较低的特性。因此，需要加强机械力化学活化方式使用，使得铁尾矿在作为胶凝材料大掺量使用中能够达到预期效果，并实现尾矿作为二次资源的有效使用。

在建筑领域发展中，为了确保建筑物有着良好的安全性能，应加强高强结构材料使用。在此期间，合理运用铁尾矿中提取到的金属与非金属元素，并注重高强结构材料制备中铁尾矿的应用分析，有利于得到性能可靠的建筑材料，给予建筑物结构稳定性增强必要的支持。

2 实践过程中的实验分析

2.1 铁尾矿的性质

在铁尾矿机械力化学活化及高强结构材料制备研究中，需要了解其性质。具体包括：

（1）铁尾矿矿物组成成分较多，像角闪石、石英等，隶属于这种矿物的组成部分范畴。使劲过程中若铁尾矿中的二氧化硅以非活性硅的石英形式存在，则可将其视为高硅型铁尾矿；

（2）铁尾矿大多以磁铁矿形式存在，且其中所包含的部分金属若存在形式为氧化物，则这些金属的稳定性较强。某地区铁矿物部分成分的质量分数如表1所示。

表1 某地区铁矿物部分成分（质量分数/%）

2.2 实践中的实验方法

实验中为了获取到所需的铁尾矿，需要在0.08 mm方孔筛的作用下进行筛分处理，将得到的铁尾矿视为骨料，满足实验需求。操作过程中开展铁尾矿粒度分析工作时，应对其-0.08mm的粒级尾矿进行分析考虑，且在球磨机的支持下进行磨料处理。在此期间，为了实机械力化学效应对铁尾矿活性影响的深入分析，应加强电子显微镜使用，并在红外光谱与X射线的共同支持下，分析铁尾矿为主要原料的水泥混合材反应活性。同时，在实现铁尾矿作用下高强结构材料制备的过程中，应充分考虑活性粉末混凝土原理，确保整个实验工作开展有效性。

3 实践中实验结果分析

3.1 粉磨时间不同时的铁尾矿粒度分布及电子显微镜分析

在进行粉磨时间不同时的铁尾矿粒度分布分析时，需要在信息技术与计算机网络的支持下，获取相应的铁尾矿粒度分布图（如图1所示），进而可得到：

图1 粉磨时间不同时的铁尾矿粒度分布图

（1）方孔筛的作用下对铁尾矿进行筛分处理时，由于其中大于0.08 mm的铁尾矿颗粒被筛选出来，使得+0.08 mm的铁尾矿粒级小于-0.08 mm铁尾矿中的部分颗粒[1]；

（2）由于铁尾矿中的各成分复杂，且其中硬度较高的成分为石英，使得不同粉磨时间处理下的铁尾矿物料分布存在一定的差异性。相对而言，经过40 min粉磨时间处理后的铁尾矿，其颗粒尺寸下降明显。此时，若继续延长粉磨时间，将会得到颗粒粒度为15μm的铁尾矿，且此时所花费的粉磨时间达到了80min，铁尾矿颗粒的弱键发生了断裂。当对铁尾矿颗粒继续进行粉磨处理时，受到高能键存在的影响，使得其粉磨效果并不明显；

（3）在电子显微镜的作用下对经过粉磨处理后的铁尾矿颗粒进行观察分析，能够观察到数量较多的亚微米及纳米级铁尾矿颗粒，且这些颗粒表面趋于球形。

3.2 粉磨时间不同时对铁尾矿的X射线衍射分析

实验人员在铁尾矿的机械力化学活化分析中，需要结合实际情况，在计算机网络与信息技术的配合作用下，得到铁尾矿的X射线衍射谱图，进而了解粉磨时间不同时该谱图的变化情况。具体表现为[2]：

（1）随着粉磨时间的延长，铁尾矿中不同矿物成分的衍射峰值会下降，主要在于：机械化学效应下铁尾矿中的原子间距发生了一定的变化，使得与之相关的晶格能量增加；

（2）由于不同的粉磨时间对铁尾矿产生的作用有所差别，使得机械力化学作用下的铁尾矿晶格系数发生变化，最终出现了无序结构；

（3）随着X射线衍射峰强度的加深，使得铁尾矿既有的晶体有序结构被破坏，从而加深了其无定形程度。

3.3 粉磨时间不同时对铁尾矿红外光谱及强度的分析

在计算机网络与信息技术的支持下，获取有关铁尾矿的红外光谱图，进而考虑铁尾矿颗粒不同粉磨时间作用下对其红外光谱图所造成的影响。具体表现为：

（1）在铁尾矿所有矿物成分中，随着粉磨时间的延长，铁尾矿中的石英谱带将会成为最强吸收区，即机械力化学效应下铁尾矿的活化程度加深；

（2）粉磨时间的不同，会导致铁尾矿中Si-O化学键出现断裂与重组现象，进而使其颗粒细化，实现铁尾矿的活化处理。

实际操作中通过对铁尾矿颗粒粉磨时间的合理设置，考虑其用作水泥混合料的强度大小，以便提高铁尾矿的利用效率。在此期间，需要制备铁尾矿为主要原料的胶砂试块，对不同粉磨时间下的胶砂试块强度进行分析[3]。实践中应加强粉磨时间控制，以便使铁尾矿为主要原料的相关材料有着良好的抗压强度。同时，应落实好这类材料实践应用中的养护管理工作，使得铁尾矿为原料的材料强度得以不断提高。

4 结束语

综上所述，在改善铁尾矿活性的过程中，机械力化学作用的充分发挥，能够达到铁尾矿反应活性增强的目的，丰富其活化处理方法。因此，未来有关铁尾矿研究工作落实的过程中，应根据其活化要求，给予与之相关的机械力化学效应足够的重视，从而为铁尾矿的有效使用提供保障。与此同时，在制备高强结构材料的过程中，应充分地考虑铁尾矿的实际作用，从而为这类材料的有效制备提供参考依据，并使高强结构材料在长期的实践过程中所需的制备方式得以不断优化。

[1]张卫卫.利用铁尾矿制备免烧砖的工艺与机理研究[D].北京：中国地质大学，2015.

[2]黄勇刚.我国铁尾矿资源的利用现状及展望[J].资源与产业，2013（03）：654-655.

[3]吴 辉，李 媛.铁尾矿加气混凝土的制备和性能[J].材料研究学报，2013（02）：224-225.

[4]施庆安，郁志忠.铁尾矿的处理及其资源化利用[J].粉煤灰综合利用，2012（06）：96-97.