尾矿是选矿作业产生的有用成分含量低的脉石矿物,目前不能经济地用于工业生产,也是工业固体废物的主要成分。金矿山尾矿中主要含有金、铜、锌、银、铁等多种金属矿物和大量云母、长石等非金属矿物,这些与大多建材产品的原料成分相近。目前黄金尾矿利用主要包括两个方向:一是回收尾矿中的有价组分,二是将尾矿生产各种工业建筑材料。
1. 回收金属矿物
早年选矿水平受限,导致一部分金、银、铜、锌、铅等有价元素残留在尾矿中,如果能将这部分金属矿物再次选别加以利用,将提高矿产资源利用价值。
2. 回收利用非金属矿物
黄金矿山尾矿中除了含有金属矿物外还含有大量长石、石英以及云母等非金属矿物,但其含有的有色金属矿品位低、成分复杂、提取有色金属成本高,因此回收非金属矿物不仅可以很好地缓解尾矿占用耕地的问题,还能使其实现最大价值的利用。
3. 制砖
早年制砖材料一直以烧结黏土为主,浪费了大量的土地资源。以黄金尾矿为原料生产烧结砖,根据工艺的差异,尾矿掺入量可为20%~100%。利用黄金尾矿不仅可以可以制成烧结砖,还有蒸养砖和双免砖。
4. 生产水泥
水泥是一种广泛用于工业、建筑和交通等行业的基本材料,然而水泥的制备会消耗大量的石灰石、河砂等自然资源。将金尾矿用于水泥制造,其掺入量为20%~30%,不仅可以降低水泥行业的原料成本,也有利于金矿矿山尾矿再利用。
5. 制备混凝土
混凝土是一种由胶凝材料、粗细骨料、水和其它添加剂按照一定比例配制而成的人工石材,具有良好的可塑性、强度高和耐久性好等优点,广泛用于土木工程和公路工程。利用金矿尾矿制备混凝土,主要应用是用尾矿代替粗细骨料,尾矿掺入量约为20%到40%左右。
6. 作为陶瓷原料
陶瓷是由长石、黏土和等材料烧结制成,他们是典型的硅酸盐材料,主要组成元素是硅铝氧,和金尾矿渣的组成类似。陶瓷原料可用作生产瓷砖、陶瓷试样和陶粒等产品,建筑陶瓷行业会消耗大量的陶瓷原料,对陶瓷原料的需求量巨大。
7. 生产陶粒
陶粒是一种陶制的颗粒,在回转窑中经发泡制成的轻骨料,呈圆形或椭圆形球体、或不规则碎石状。陶粒具有多孔质轻、保温隔热、抗冻耐火和抗震抗碱等优点,因此广泛用于建筑材料(陶粒混凝土、管道保冷隔热材料和隔音吸声材料)、绿化材料(植物的养殖土壤)和工业过滤材料。陶粒一般以页岩或黏土为原料,若采用尾矿制备廉价陶粒,既能节约资源又能保护环境,其掺入的尾矿量为50%~90%。
8. 制备泡沫陶瓷
泡沫陶瓷是一种耐高温的多孔材料,主要由氧化铝高岭土制备而成。泡沫陶瓷具有耐高温、比表面积大、抗热震、气孔率高和良好的过滤吸附功能等优点,可用作热交换材料、布气材料、工业污水处理、隔热隔音材料、热能回收和汽车尾气装置等。此外,还可应用于医用材料、航空、生物化学等高科技领域。大部分金矿尾渣粒度极细,含有大量硅铝酸盐,化学成分与泡沫陶瓷相似,只需少量磨矿就可达到制备泡沫陶瓷的要求。泡沫陶瓷中金尾矿掺入量约为60%~80%。
9. 制备陶瓷釉料
釉是一种硅酸盐物质,陶瓷釉一般以石英、长石和黏土为原料,经磨至一定粒度加水调制,涂于坯体表面,经焙烧而熔融形成玻璃质薄层附在陶瓷表面。黄金尾矿中除含有石英、长石等矿物成分外,还含有很多金属元素,利用这些金属在一定条件下可发生化学反应,生成带有金属光泽和颜色的物质,因此可利用黄金尾矿制成陶瓷釉料。
10. 生产微晶玻璃
微晶玻璃是一种现代新型建筑材料,利用微晶玻璃制备技术可将尾矿中易溶于水的有害重金属离子、化合物和金属络合物等进行固化,而使环境得到有效修复。由矿渣或工业废渣制备微晶玻璃开始于20世纪50~60年代,此后广泛应用于机械和建筑行业。金矿尾砂中含有大量硅酸盐、铝硅酸盐、石英、黄铁矿和斜长石等物质,根据其矿物组成和化学成分可以用来制成微晶玻璃,金尾矿的掺入量一般为60%~75%。
金尾矿在工业中的应用分类 | ||||
材料名称 | 主要原料组成 | 尾矿可替代的原料名称 | 掺入的尾矿量 | 产品特点 |
建筑砖体 | 以黏土为主;加入石灰、石膏、水泥等添加剂 | 黏土、胶凝材料 | 20%~100% | 抗压强度高、性能好 |
水泥 | 石灰石、河砂、黏土 | 河砂、黏土 | 30% | 抗压强度、透水深度、孔隙率、抗冻融循环能力和碳化深度均得到改善 |
混凝土 | 胶凝材料;粗细骨料和石膏、石灰等添加剂 | 粗细骨料、硅酸盐水泥 | 20%~40% | 强度高、耐热耐久、保温隔热、易于加工、节能环保 |
陶瓷原料 | 长石、黏土、石英 | 长石、黏土 | 生成的矿物相稳定、材料性能良好,满足工艺要求 | |
陶粒 | 页岩、黏土、煤粉 | 黏土 | 50%~90% | 质量轻、强度高、各项指标良好 |
泡沫陶瓷 | 氧化铝、高岭土 | 硅铝氧化物 | 60%~80% | 轻质、高强、防火、无毒、耐腐蚀 |
陶瓷釉料 | 石英、长石、黏土 | 长石、黏土 | 色泽度良好、经济环保 | |
微晶玻璃 | 基础玻璃中添加一定量的晶核剂 | 硅酸盐、铝硅酸盐、石英等矿物成分 | 60%~75% | 分布均匀,结晶度高、致密性好 |
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