尾礦添加量對加氣混凝土性能的影響

王之宇 郭家林

（商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院 陜西商洛 726000）

尾礦添加量對加氣混凝土性能的影響

王之宇 郭家林

（商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院 陜西商洛 726000）

通過實(shí)驗(yàn)，以金尾礦、石膏、水泥、石灰、鋁粉等為原料，研究金尾礦添加量對加氣混凝土性能的影響。分析認(rèn)為，不同的配合比，不僅關(guān)系到產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，還會對產(chǎn)品的性能有顯著影響。實(shí)驗(yàn)得出能提高尾礦利用率的最優(yōu)尾礦添加量為64.8%，最佳配比為：金尾礦64.8%、石灰16.2%、水泥14.2%、石膏4.7%、鋁粉0.1%。

金尾礦；加氣混凝土；配合比

我國每年排放的金尾礦大約2450×104t，金屬尾礦綜合利用率平均不到10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他大宗固體廢棄物。金尾礦進(jìn)行綜合處理，不僅可以避免二次污染，還可以緩解我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保護(hù)環(huán)境和資源短缺之間的突出矛盾。加氣混凝土是以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原料，摻入發(fā)泡劑，制成的多孔材料，是集輕質(zhì)、保溫、施工方便等優(yōu)點(diǎn)于一身的新型墻體材料。加氣混凝土的性能主要取決于原料和生產(chǎn)工藝，尾礦作為主要成分之一，對加氣混凝土的強(qiáng)度、保溫性等性能有著重要的影響。

1 試驗(yàn)研究

1.1 原料分析

1.1.1 金尾礦

取自陜西商洛某金尾礦庫，化學(xué)成分如表1所示。

表1 金尾礦成分表

1.1.2 石灰

采用市售生石灰，磨細(xì)至200目，篩余小于15%，氧化鈣含量為80%。石灰是生產(chǎn)加氣混凝土的主要鈣質(zhì)材料，它的主要作用是向加氣混凝土提供有效氧化鈣，同時在水熱條件下與尾礦中的SiO2，A12O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣。

1.1.3 水泥

本次實(shí)驗(yàn)采用市售PC32.5水泥。水泥是加氣混凝土的主要來源，對加氣混凝土的制備影響顯著的因素有水泥的強(qiáng)度、初凝時間、終凝時間等。生氣加氣混凝土所用的水泥初凝時間應(yīng)在45min至90min。

1.1.4 鋁粉

實(shí)驗(yàn)使用鋁粉作為發(fā)泡劑，利用堿溶液與鋁反應(yīng)生成大量氫氣，推動料漿形成多孔狀態(tài)，從而達(dá)到隔熱保溫、隔音、質(zhì)輕的效果。

1.1.5 石膏

石膏的主要化學(xué)成分是CaSO4，石膏在加氣混凝土中的作用主要是參加水泥的水化反應(yīng)，調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。當(dāng)有石膏存在時，同鋁粉在與水反應(yīng)時產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣。本次實(shí)驗(yàn)采用的石膏的比例為4.7%。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案及步驟

本實(shí)用共分五組，如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)方案

3 結(jié)果與分析

經(jīng)測試，五組試樣的抗壓強(qiáng)度分別為：4.43MPa、4.363MPa、4.283MPa、4.353MPa和3.753MPa。抗折強(qiáng)度分別為4.43 MPa、4.36MPa、4.2MPa、4.35MPa和3.75MPa。導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.19、0.18、0.17、0.12和0.16MPa。

從數(shù)據(jù)可以看出抗折強(qiáng)度的變化趨勢和抗壓強(qiáng)度近似，第一組試樣的抗折強(qiáng)度達(dá)到了最佳，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)中，尾礦含量低增加了成本，但是過多則出現(xiàn)了試樣強(qiáng)度很低的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

4.1 金尾礦加氣混凝土最優(yōu)尾礦添加量為64.8%。當(dāng)其比例再增加時，產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度急劇降低。當(dāng)水泥比例增加時，雖然提高了強(qiáng)度，但其容重也會增大，導(dǎo)熱系數(shù)增大，生產(chǎn)成本增加。

4.2 利用陜西商洛地區(qū)的金尾礦生產(chǎn)加氣混凝土的最佳配比為：金尾礦64.8%、石灰16.2%、水泥14.2%、石膏4.7%、鋁粉0.1%。

[1]中國加氣混凝土協(xié)會.發(fā)展中的加氣混凝土工業(yè)[J].中國建材報創(chuàng)刊25周年紀(jì)念版,2011,(13):1-5.

[2]韓晨,吳焦,劉桃紅.鐵尾礦制備加氣混凝土試驗(yàn)研究[J].新型建筑材料,2013,40,(11):49-52.

[3]姚志通,李金惠,劉麗麗,等.黃金尾礦的處理及綜合利用[J].中國礦業(yè),2011,(12):52-55.

陜西省商南縣科技計劃項(xiàng)目（SNK2014-1）；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程（2012KTDZ02-02-01）；陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室計劃項(xiàng)目（14SKY-FWK02）。