鄂西赤铁矿尾矿制备免烧砖工艺及机理研究

论文摘要

从构建鄂西地区人与自然和谐发展的实际需要出发,同时更好的贯彻建设环境友好型、资源节约型社会为宗旨,以开展利用鄂西赤铁矿尾矿高效“减量化、无害化、资源化”的新技术研究受到广泛的关注。通过研究表明,鄂西赤铁矿尾矿是一种复合矿物原料,其以赤铁矿、石英等矿物成分为主,且TFe含量较高,SiO2含量较低。同时,其粒度较细,-0.074mm占80.90%,可塑性中等。在上述条件下,本论文结合目前国家“十一五”计划对节能减排的大力支持,以及对尾矿资源的综合利用研究的重视,结合本课题组的科研工作基础上,提出利用鄂西赤铁矿尾矿制备建筑材料的研究。试验在系统分析铁尾矿矿物组成、化学成分、粒度及可塑性的前提下,进行了免烧砖的配方设计,确定了铁尾矿、骨料、水泥、石膏、外加剂的最佳掺量及合适的成型压力和成型水分,在自然养护条件下,制备了满足国家标准性能指标的免烧免蒸砖；且在此基础上,采用湿热养护方式,寻找适宜的蒸养制度,制备出强度更高的蒸养砖；并通过XRD、SEM等检测手段对免烧砖制品进行了微观分析。并进行了扩大性试验及经济可行性分析,为该技术的产业化提供指导。研究结果表明：（1）鄂西赤铁矿尾矿制备免烧砖免蒸砖的最佳配比为铁尾矿：骨料：胶凝材料=78：10：12,外加剂采用三乙醇胺,其用量为水泥质量的0.01%,成型压力为20MPa,成型水分为15%,自然养护28天。（2）采用湿热养护制备蒸养砖的蒸养制度为蒸养温度40℃,蒸养恒温时间6h。（3）所制备的免烧砖制品满足《非烧结垃圾尾矿砖》（JC/T422-2007）建筑材料性能要求。（4）利用鄂西赤铁矿尾矿制备免烧砖,可形成年产2300万块节能砖的生产能力,每年可消耗4.5万吨左右的赤铁矿尾矿,实现销售收入460万元/年,利润109万元/年,投资回收期4.8年,投资收益率20.76%。本文以鄂西赤铁矿尾矿为主要原料,综合考虑当地条件采用了切实可行的工艺技术,制备出满足国家相关技术标准的免烧免蒸砖和蒸养砖,为该类铁矿尾矿的大宗量、高效利用提供了可行性方案,并能给企业带来丰厚经济效益的同时有效地改善矿场周边的生态环境,对经济、资源、环境及社会效益显著,意义深远。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铁尾矿的产生、组成及分类
• 1.2 我国铁尾矿资源现状及危害
• 1.2.1 铁尾矿资源现状
• 1.2.2 铁尾矿的危害
• 1.3 铁矿尾矿国内外利用现状
• 1.3.1 国外铁矿尾矿利用现状
• 1.3.2 国内铁矿尾矿利用现状
• 1.4 免烧砖简介
• 1.4.1 概念
• 1.4.2 种类
• 1.5 铁尾矿制备免烧砖的原理
• 1.5.1 物理作用与化学作用
• 1.5.2 物理作用与化学作用的关系
• 1.6 课题研究及意义
• 1.6.1 课题来源及意义
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 试验原料及研究方法
• 2.1 试验原料
• 2.1.1 铁尾矿来源
• 2.1.2 铁尾矿性质研究
• 2.1.3 骨料
• 2.1.4 胶凝材料
• 2.1.5 外加剂
• 2.2 试验仪器和设备
• 2.3 试验方法
• 2.4 测试方法
• 第3章 鄂西赤铁矿尾矿制备免烧免蒸砖工艺试验研究
• 3.1 骨料种类及配比试验
• 3.2 胶凝材料配比试验
• 3.2.1 水泥配比试验
• 3.2.2 石膏配比试验
• 3.3 外加剂试验
• 3.3.1 种类及性能
• 3.3.2 外加剂效果对比
• 3.4 成型工艺
• 3.4.1 制品成型工艺原理
• 3.4.2 成型压力对制品强度的影响
• 3.4.3 成型水分对制品强度的影响
• 3.5 综合试验
• 3.6 本章小结
• 第4章 鄂西赤铁矿尾矿制备蒸养砖工艺试验研究
• 4.1 原料及工艺流程
• 4.1.1 原料
• 4.1.2 工艺流程
• 4.2 蒸养尾矿砖影响因素研究
• 4.2.1 蒸养制度
• 4.2.2 养护周期
• 4.2.3 外加剂种类和掺量
• 4.3 综合试验
• 4.4 本章小结
• 第5章 鄂西赤铁矿尾矿制备免烧砖机理分析
• 5.1 强度产生机理
• 5.2 水化过程分析
• 5.3 微观试验分析
• 5.3.1 尾矿免烧砖的XRD分析
• 5.3.2 SEM透射扫描电镜分析
• 第6章 鄂西赤铁矿尾矿生产免烧砖扩大试验及经济分析
• 6.1 扩大试验内容
• 6.1.1 原料及工艺流程
• 6.1.2 试验设备
• 6.1.3 制备方法
• 6.1.4 扩大试验综合性能分析
• 6.2 经济性分析
• 6.2.1 恩施新型墙体材料市场需求
• 6.2.2 项目规模及投资估算
• 6.2.3 盈利能力分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文