铁尾矿建材化利用的研究进展与展望

王盼盼

（中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东济南 250100）

1 铁尾矿建材化利用的研究进展

1.1 铁尾矿建材化传统利用的研究进展

1.1.1 在水泥当中的应用

对于建筑行业来说，水泥是一种使用频率最高的材料，这也是构成建筑主体的重要材料。在水泥需求量不断增加的背景下，铁尾矿在水泥当中的应用也开始受到人们的广泛关注。从化学成分的角度进行分析，铁尾矿可以代替水泥配料当中的黏土质材料。同时，铁尾矿当中铁元素的含量是比较高的，这可以作为水泥的校正材料。

有研究者指出，在水泥生产的过程中融入5%左右的铁尾矿，可以使熟料的胶凝性能得到优化，提高水泥的整体质量标准。与此同时，铁尾矿的掺入还可以使水泥当中硅酸盐的分解温度降低，使用更少的能源就可以完成水泥的生产。研究者发现，将石灰石与铁尾矿的比例控制在0.8 以下，可以提高水泥的抗压强度和抗折强度。还有研究者指出，在制备水泥熟料的时候融入铁尾矿，基于特定的工艺流程，可以使水化物的结构变得更为紧密[1]。

在对相关研究资料进行分析之后发现，在水泥生产的过程中加入适量的铁尾矿，并对生产温度和生产时间进行有效控制，可以使物质分解和结晶温度得到降低，进而减少能量的使用。同时，这还可以促进水泥品质的提高，使水化产物变得更为紧密，在整体上提高水泥的抗压强度。

1.1.2 在混凝土中的应用

无论是在建筑领域还是在工业、农业等设施建设和改造领域，混凝土都是一种不可或缺的材料。在混凝土制备的过程中，河砂和砾砂是骨料的主要来源。为了获取这种材料，往往需要使用大量的资源，同时还会对河道原有的生态环境造成破坏。而铁尾矿当中含有硅质成分，可以用于混凝土的生产，以此来代替河砂作为骨料，在其他原料和添加剂的辅助下可以提高混凝土的强度，不仅节省了因为尾矿堆积而产生的费用，同时还展现出了生态效益。

有研究者指出，在对极细的铁尾矿进行热活化处理之后可以使混凝土的强度得到提升。通过实验发现，在这个过程中，铁尾矿的掺入量可以根据混凝土强度的实际需要确定，最大的掺入量可以达到70%。这促进了混凝土均质性的提升。还有研究者指出，在掺入铁尾矿之后，混凝土的孔隙率更低，在建筑工程当中表现出了更强的抗压强度。还有研究者从铁尾矿掺入量的角度出发对这一问题进行了研究。研究发现，随着铁尾矿掺入量的增加，混凝土的抗压强度呈现出了先增加后降低的趋势，其中40%是最高点。

在对研究资料进行分析之后发现，铁尾矿的添加可以对混凝土的气孔率、均匀性等产生重要的影响，这关系到混凝土在实际应用当中的抗压性能和力学性能。在使用铁尾矿的时候，要结合实际情况对掺入量进行控制。

1.2 铁尾矿建材化高值利用的研究进展

1.2.1 在微晶玻璃当中的应用

在对普通玻璃进行加热之后，就可以对材料的晶化程度进行控制，进而得到一种微晶含量比较多的新型固体材料，这就是微晶玻璃。在生产的过程中发现，这种材料的性能受到很多因素的影响，其中微晶相的种类、颗粒的数量等都是重要的影响因素。在建筑领域当中，微晶玻璃得到了广泛的应用，并在光学、电学等方面都表现出了良好的性能。铁尾矿当中含有微晶玻璃制备需要的材料，通过熔融法、烧结法等，可以完成制备。这其中熔融法需要较多的能源，温度控制的难度也比较大，而烧结法对条件的要求比较少，节能性也比较好。

有研究者在使用熔融法制作微晶玻璃的时候发现，在铁尾矿含量比较少的情况下可以产生更好的熔融效果。随着反应温度的升高，微晶玻璃在结晶的情况下致密性会有所提高。在这个过程中，铁尾矿的利用率可以突破20%。还有研究者探究了在掺入50%铁尾矿的情况下微晶玻璃的制备方法。研究发现，在基于整体析晶法制备而成的微晶玻璃折抗强度得到了提升，维氏硬度也得到了增强。还有研究者基于微晶玻璃和粉煤灰的配合来制备微晶玻璃，发现在720℃的情况下会出现形核，在880℃的情况下开始结晶[2]。

1.2.2 在泡沫陶瓷当中的应用

泡沫陶瓷是一种新型的陶瓷体，它的特点是在空间的层面形成了网状结构，气孔率是比较高的，质量也比较轻。由于这种材料与泡沫有一定的相似之处，因此被成为“泡沫陶瓷”。与普通陶瓷相比，它在密度、隔音隔热以及耐腐蚀性等方面都展现出了良好的性能，目前已经在多个社会领域当中得到了应用。在泡沫陶瓷生产与制备的过程中使用铁尾矿是可行的，这是因为铁尾矿当中含有硅铝化合物，这是泡沫陶瓷的重要原材料。与此同时，铁尾矿当中的硫氢化物和铁氧化物在温度达到一定程度的情况下会产生气泡，这有利于泡沫陶瓷的发泡[3]。

有研究者指出，随着铁尾矿含量的增加，泡沫陶瓷当中的气孔数量也将会不断增加，发泡的体积也会变得越来越大。在这个基础上，可以通过延长保温时间的形式来使气孔率得到降低，使泡沫陶瓷保持预期的性能。还有研究者指出，在使用铁尾矿的情况下，保持1100℃、保温7h之后所形成的泡沫陶瓷质量是最为优越的。

2 铁尾矿建材化利用的展望

近年来，我国虽然在铁尾矿的建材化利用方面取得了一定的成绩，利用率和利用效果都得到了显著提升。但在这个过程中也暴露出了一些问题。从整体上来说，铁尾矿的利用率仍然没有突破50%，仍然有较大的提升空间。另一方面，铁尾矿的利用标准不够完善，我国现行的利用标准和利用规范都不够完善。在未来，国家要针对铁尾矿加大科技投入，在技术层面做好转化，在对铁尾矿进行综合利用的基础上不断开发新的产品，同时还要在铁尾回收与利用方面实现技术创新，促进材料的高效建材化利用。同时，还要制定相应的标准，在行业内部形成规范的体系，这样才能为铁尾矿的建材化利用创造良好的条件，促进相关产业的规范化发展。在这个过程中，不同地区可以根据实际情况形成特定的标准，材料部门和建筑部门也要基于有效沟通来做好建筑标准和施工规范的相互衔接。

3 结语

从整体上来说，我国铁尾矿的生成量是比较大的，在技术手段的支持下利用程度也在不断提高，这不仅实现了对资源和能源的节约，同时也达到了成本降低的效果。在工业转型与升级的背景下，铁尾矿的建材化利用有着重要的现实意义。在国家节能环保战略深入推行的背景下，要将铁尾矿应用于更多的建筑，提高综合利用率和高附加值利用率，实现对环境的保护。