利用黄金尾矿生产加气混凝土砌块材料配比分析
【摘 要】尾矿作为固体废弃物，会带来一系列的经济、环境、安全等问题。目前，对尾矿的利用开发，还处于起步阶段。我国每年产生黄金尾矿2450万t，其利用一般是提取各种金属，减量化作用不明显，年利用率不到7%。利用黄金尾矿生产加气混凝土砌块，是黄金尾矿再利用的有效途径。本文主要从生产加气混凝土砌块主要原材料的组成要求、砌块性能方面做些探讨。
【关键词】黄金尾矿；加气混凝土砌块；配合比
1 黄金尾矿利用概况
尾矿一般作为固体废弃物用尾矿库的方式堆存，全国固体矿产长期以来排放尾矿、废石占地面积1.87～2.47万km2，现有大小尾矿400多万个，金属尾矿堆存超过10亿t，且每年以数亿t递增，其中铁矿1.3亿t，有色金属矿1.4亿t，黄金尾矿2450万t。不仅占用大量土地，浪费矿产资源，严重影响生态环境，每年处理费用高达300亿元以上，并且易造成安全隐患，如2008年9月8日山西襄汾尾矿库溃坝事故，该县新塔矿业有限公司塔儿山铁矿的一座尾矿库于发生溃坝事故，倾泄出来的共26.8万m2的带矿渣的泥水波及下游500米处的矿区办公室、集贸市场与民宅等，造成254人死亡。因此，尾矿利用是一个非常迫切而且具有综合效益的课题。
目前，尾矿利用存在的问题主要是综合利用率低、国家扶持力度不足、资源与环境意识不高等。本文探讨以黄金为矿为主要原料，生产加气混凝土砌块，对不同的的原料配合比对产品性能影响等进行了分析，以推动对尾矿的资源利用。
2 生产加气混凝土砌块原料
2.1 生产原理
综合利用黄金、陶瓷和微纳米钙类无机粉体生产过程中产生的金矿尾矿、瓷土尾矿（废瓷土粗料）和低品位石灰石等工业废渣生产加气混凝土砌块，主要是根据尾矿的特点，采用活化剂DH1预活化处理，提高尾矿的硅铝溶出率、激发尾矿的反应活性和分散性；采用活化剂DH2二次活化，进一步提高尾矿的反应活性，促进水热合成反应的充分进行；利用废料及自配专用稳泡剂有效组分，得到尾矿制备加气混凝土的浆料复合稳定剂，同时实现以废治废的目标。
2.2 金矿黄金尾矿砂的主要性能要求
2.2.1 基本性能
干容重：1750～1820kg/m3；
细度：-180目占80%；
样品二氧化硅（SiO2）的含量71.86%，经过适当分选处理把二氧化硅的含量提高到76%。
2.2.2 质量要求
尾矿砂中的泥土含量应不大于2%。泥黏附在尾矿砂的表面，防碍水泥、石灰与尾矿砂的黏结，降低制品强度，还会加大制品的干缩，降低制品的抗渗性和抗冻性。
2.2.3 有害物质
尾矿砂中的有害物质主要包括硫化物、硫酸盐、有机物等，能降低制品的强度和耐久性。有些硫化物、硫酸盐、有机物遇高温能产生挥发性气体污染空气。需在利用之前加以解决。
因此，生产蒸压加气混凝土砌块，应尽可能选用氧化硅含量达到75～90%、有害物质及杂质含量比较低的尾矿砂。
2.3 其他材料
2.3.1 石灰的作用与质量要求
石灰的成分主要可以分为两部分：一部分是非活性部分；另一部分是从碳酸钙中分解出来呈游离状态的氧化钙，是活性部分。活性氧化钙是能与氧化硅反应的有效成分，称为有效氧化钙（ACaO）。石灰在加气混凝土中的作用主要有以下几个方面：
石灰是生产加气混凝土的主要钙质材料，其主要作用是向加气混凝土提供有效氧化钙，使之在水热条件下与粉煤灰中的SiO2，A12O3化合，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而使制品获得强度。
石灰促使铝粉发气，石灰提高了加气混凝土料浆的碱度，提供了铝粉发气条件，促使铝粉进行发气反应。
石灰提供了有效热量。石灰水化时放出大量的热，1kg氧化钙水化时就可以放出1160kJ热量，其热量大大高于其他胶凝材料。这种大量迅速放热的能力，不仅为提高加气混凝土料浆温度提供了有效的热源，而且可以在坯体硬化阶段使配料升温达80℃～90℃，促使坯体胶凝材料的进一步加速凝结硬化。
选用有效氧化钙含量高、消化速度中等、消化温度高的新鲜生石灰。一般要求氧化钙含量80%以上，氧化镁含量小于5%；过火石灰不得使用，欠火石灰和受潮石灰要做适当处理。生石灰的细度要求达到规定细度-180目（细度0.08方孔筛筛余量小于15%），以防止坯体达到一定强度后，夹杂着的石灰块熟化而产生膨胀出现爆裂现象。
2.3.2 水泥的质量要求
加气混凝土生产中所用的水泥材料，对加气混凝土制备影响显著的因素主要有水泥的初凝时间、终凝时间、强度及石膏含量（以SO3测定值表示）。水泥水化和硬化速度均比石灰慢，但后期水化强度高于石灰。水泥的初凝时间一般为45～90min。在水泥熟料的四种矿物中，C3S是Ca（OH）2的主要提供者，C3A水化反应进行得最快，C3S和C4AF水化也很快，三者决定着水泥的水化、凝结速度和早期强度，因而对加气混凝土料浆的发气、凝结硬化和制品强度都有重要的影响。水泥中混合材的掺量将直接影响到坯体的硬化甚至制品的强度，掺量过多，将影响浇注的稳定和坯体的硬化。水泥中石膏在水泥熟料水化过程中与C3A发生反应，目的是为了调节水泥的凝结时间。水泥初凝时间长，在加气混凝土生产中的表现为料浆放气时坯体还未及时稠化，可能导致坯体下沉1～2cm。水泥终凝时间长，在加气混凝土生产中的表现为坯体长时间不硬化，静停预养时间长。
一般使用中低标号的普通硅酸盐水泥，不宜使用火山灰水泥和矿渣水泥。
2.3.3 石膏粉的质量要求
石膏的主要化学成分是硫酸钙（CaSO4），石膏在加气混凝土中作发气过程的调节材料，其作用主要在以下几个方面：
参加水泥的水化反应，调节水泥的凝结时间。石膏在水泥水化的早期起抑制作用，防止水泥发生快凝现象。