一、需求分析
鐵尾礦就是鐵選廠在特定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，將鐵礦石磨細(xì)，選取有用組分后排放的廢棄物，也就是鐵礦石經(jīng)過選取鐵精礦后剩余的固體廢物。改革開放以來，我國(guó)礦山開采出現(xiàn)了前所未有的高峰。據(jù)工業(yè)和信息化部近期的初步排查，截至2014年，我國(guó)有15.3萬個(gè)礦山；2700多座大型尾礦庫積存總量超過50億噸，其中鐵尾礦占30億噸，尾礦的大量堆存帶來資源、環(huán)境、安全和土地等諸多問題。
我國(guó)是世界上燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)大國(guó)，目前年產(chǎn)量還有5400多億塊，絕大部分由生產(chǎn)規(guī)模小、工藝技術(shù)落后、大量浪費(fèi)能源和污染環(huán)境的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)，每年因此毀壞和占用耕地達(dá)95萬畝。燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)消耗了大量的資源和能源，嚴(yán)重破壞了耕地并造成環(huán)境污染。同時(shí)，燒結(jié)粘土實(shí)心磚砌筑的外墻保溫性能差，不利于建筑節(jié)能與環(huán)保。目前制備的尾礦建材一般密度較大，需要保證強(qiáng)度的同時(shí)降低密度。另一方面，大量生物質(zhì)（如秸稈、菌菇養(yǎng)殖廢棄木粉基材）作為廢棄物而堆存。因此，在發(fā)展利用鐵尾礦制備具有節(jié)能利廢、保護(hù)環(huán)境和改善建筑功能的新型微發(fā)泡墻體材料和建筑用板材，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、國(guó)際科技進(jìn)展
自20世紀(jì)70年代起，世界上一些國(guó)家如日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和瑞典等，從節(jié)能和環(huán)保的角度出發(fā)，積極開發(fā)爐渣資源，有的國(guó)家還為此成立了專門機(jī)構(gòu)，如日本的鋼鐵渣顯熱綜合利用技術(shù)委員會(huì)。
印度每年產(chǎn)生高達(dá)2000萬噸的尾礦，如何安全的處置和利用它們是目前的一個(gè)挑戰(zhàn)。2000年4月印度國(guó)家冶金實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，成功的將其轉(zhuǎn)化為高附加值的陶瓷地板和墻磚。
加拿大魁北克大學(xué)川M.Benzaazoua等人(2005)對(duì)水泥固化鐵尾礦回填礦區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明鐵尾礦的細(xì)度與密實(shí)度顯著的影響水泥固化尾礦的性能(強(qiáng)度、成本、需水量)，尤其是細(xì)料，顯著的影響膠結(jié)回填料的性能、微空隙在其中的分布、排水能力與連續(xù)性、強(qiáng)度發(fā)展和給定組分的需水量。試驗(yàn)同時(shí)表明，不僅總體的空隙率影響膠結(jié)回填的強(qiáng)度，而且微孔在其中的分布也起很重要的作用。隨尾礦細(xì)度的增加，需水量也相應(yīng)增加。尾礦密度的增加會(huì)提高水泥摻量，進(jìn)而增加造價(jià)。
三、國(guó)內(nèi)科技進(jìn)展
我國(guó)尾礦回收利用的工作起步較晚，但在許多方面取得了很大的進(jìn)展。利用鐵尾礦制作建筑材料。近年來，全國(guó)各大礦區(qū)普遍進(jìn)行了制備鐵尾礦磚的研究。例如：
謝朝學(xué)等人利用鐵尾礦和爐渣為骨料，進(jìn)行了制備小型空心砌塊的研究。研究了砌塊的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及保溫隔熱等性能，結(jié)果表明該建筑材料的各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中與普通混凝土小型空心砌塊相比，保溫隔熱性能具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該砌塊鐵尾礦摻量為25%~35%，爐渣摻量為15%~25%(均為重量比)，通過對(duì)比計(jì)算，發(fā)現(xiàn)制備小型空心砌塊具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
何廷樹等人采用陜西某鐵尾礦、水泥與當(dāng)?shù)睾由盀橹饕?，制備了MU15級(jí)免燒磚，研究了尾礦免燒磚抗壓強(qiáng)度的影響因素包括鐵尾礦與河砂的質(zhì)量比、水泥、拌和用水量、成型壓力以及化學(xué)外加劑的使用等因素。研究發(fā)現(xiàn)施加20MPa的成型壓力，鐵尾礦與河砂的質(zhì)量比為1.25：l.00，水泥在固體干料中占10%，拌和用水量為固體干料總量的8%，高效減水劑摻量為水泥量0.8%，葡萄糖酸鈉緩凝劑摻量為水泥量的0.03%時(shí)，所制備的免燒磚，養(yǎng)護(hù)28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到17.5MPa。并且各項(xiàng)性能指標(biāo)符合JC/T422-2007《非燒結(jié)垃圾尾礦磚》規(guī)范的要求。
四、技術(shù)目標(biāo)
利用鐵尾礦和農(nóng)林生物質(zhì)等固體廢棄物制備出符合標(biāo)準(zhǔn)的建材，大量消耗現(xiàn)有鐵尾礦固體廢棄物和農(nóng)林生物質(zhì)，是廢棄物變廢為寶，造福人類。實(shí)現(xiàn)工業(yè)固廢節(jié)能減排和循環(huán)利用。
五、核心突破
主要利用鐵尾礦的堿激發(fā)機(jī)理，不用或少用膠凝材料，利用材料本身性質(zhì)，制備出符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建材；利用農(nóng)林生物質(zhì)的低密度和韌性，降低尾礦建材的密度，提高其斷裂韌性，更好的滿足市場(chǎng)需求。
其主要技術(shù)實(shí)施路徑包括：配料—表面處理—混料-成型-養(yǎng)護(hù)四大步驟，為了節(jié)省能源，采用免燒工藝或蒸養(yǎng)工藝制備建材產(chǎn)品。
六、技術(shù)指標(biāo)
1、尺寸、外觀要求上符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；
2、抗壓、抗凍性能至少達(dá)到MU15以上；
3、干燥收縮率平均值不應(yīng)大于0.06%；
4、吸水率單塊值不大于18%；
5、軟化性能平均值Kt≥0. 80；
6、放射性指標(biāo)應(yīng)符合GB 6566的要求。
推廣預(yù)期 1）以標(biāo)準(zhǔn)磚為例：20000塊/小時(shí)；
2）年產(chǎn)量： 960萬塊/年。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)尾礦磚的市場(chǎng)售價(jià)大約為0.4元/塊（根據(jù)不同地域有所不同），年產(chǎn)960萬塊標(biāo)磚，則第一年銷售毛利為：960萬塊*（0.4元/塊-0.1815元/塊）=209.8萬元，按照國(guó)家財(cái)政部與國(guó)家稅務(wù)總局發(fā)布的關(guān)于部分資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策問題的通知中相關(guān)優(yōu)惠條款：企業(yè)利用廢渣、廢水、廢氣等廢棄物為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)的，可在五年內(nèi)減免所得稅；企業(yè)生產(chǎn)的原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其他工業(yè)廢渣生產(chǎn)的建材產(chǎn)品免征增值稅。第一年成本為設(shè)備費(fèi)用與車間總成本，共計(jì)：960萬塊*0.1815元/塊+30萬＝204.24萬元。由此可見，該項(xiàng)目具有較好的投資與開發(fā)前景。
鐵尾礦就是鐵選廠在特定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，將鐵礦石磨細(xì)，選取有用組分后排放的廢棄物，也就是鐵礦石經(jīng)過選取鐵精礦后剩余的固體廢物。改革開放以來，我國(guó)礦山開采出現(xiàn)了前所未有的高峰。據(jù)工業(yè)和信息化部近期的初步排查，截至2014年，我國(guó)有15.3萬個(gè)礦山；2700多座大型尾礦庫積存總量超過50億噸，其中鐵尾礦占30億噸，尾礦的大量堆存帶來資源、環(huán)境、安全和土地等諸多問題。
我國(guó)是世界上燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)大國(guó)，目前年產(chǎn)量還有5400多億塊，絕大部分由生產(chǎn)規(guī)模小、工藝技術(shù)落后、大量浪費(fèi)能源和污染環(huán)境的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)，每年因此毀壞和占用耕地達(dá)95萬畝。燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)消耗了大量的資源和能源，嚴(yán)重破壞了耕地并造成環(huán)境污染。同時(shí)，燒結(jié)粘土實(shí)心磚砌筑的外墻保溫性能差，不利于建筑節(jié)能與環(huán)保。目前制備的尾礦建材一般密度較大，需要保證強(qiáng)度的同時(shí)降低密度。另一方面，大量生物質(zhì)（如秸稈、菌菇養(yǎng)殖廢棄木粉基材）作為廢棄物而堆存。因此，在發(fā)展利用鐵尾礦制備具有節(jié)能利廢、保護(hù)環(huán)境和改善建筑功能的新型微發(fā)泡墻體材料和建筑用板材，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、國(guó)際科技進(jìn)展
自20世紀(jì)70年代起，世界上一些國(guó)家如日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和瑞典等，從節(jié)能和環(huán)保的角度出發(fā)，積極開發(fā)爐渣資源，有的國(guó)家還為此成立了專門機(jī)構(gòu)，如日本的鋼鐵渣顯熱綜合利用技術(shù)委員會(huì)。
印度每年產(chǎn)生高達(dá)2000萬噸的尾礦，如何安全的處置和利用它們是目前的一個(gè)挑戰(zhàn)。2000年4月印度國(guó)家冶金實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，成功的將其轉(zhuǎn)化為高附加值的陶瓷地板和墻磚。
加拿大魁北克大學(xué)川M.Benzaazoua等人(2005)對(duì)水泥固化鐵尾礦回填礦區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明鐵尾礦的細(xì)度與密實(shí)度顯著的影響水泥固化尾礦的性能(強(qiáng)度、成本、需水量)，尤其是細(xì)料，顯著的影響膠結(jié)回填料的性能、微空隙在其中的分布、排水能力與連續(xù)性、強(qiáng)度發(fā)展和給定組分的需水量。試驗(yàn)同時(shí)表明，不僅總體的空隙率影響膠結(jié)回填的強(qiáng)度，而且微孔在其中的分布也起很重要的作用。隨尾礦細(xì)度的增加，需水量也相應(yīng)增加。尾礦密度的增加會(huì)提高水泥摻量，進(jìn)而增加造價(jià)。
三、國(guó)內(nèi)科技進(jìn)展
我國(guó)尾礦回收利用的工作起步較晚，但在許多方面取得了很大的進(jìn)展。利用鐵尾礦制作建筑材料。近年來，全國(guó)各大礦區(qū)普遍進(jìn)行了制備鐵尾礦磚的研究。例如：
謝朝學(xué)等人利用鐵尾礦和爐渣為骨料，進(jìn)行了制備小型空心砌塊的研究。研究了砌塊的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及保溫隔熱等性能，結(jié)果表明該建筑材料的各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中與普通混凝土小型空心砌塊相比，保溫隔熱性能具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該砌塊鐵尾礦摻量為25%~35%，爐渣摻量為15%~25%(均為重量比)，通過對(duì)比計(jì)算，發(fā)現(xiàn)制備小型空心砌塊具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
何廷樹等人采用陜西某鐵尾礦、水泥與當(dāng)?shù)睾由盀橹饕?，制備了MU15級(jí)免燒磚，研究了尾礦免燒磚抗壓強(qiáng)度的影響因素包括鐵尾礦與河砂的質(zhì)量比、水泥、拌和用水量、成型壓力以及化學(xué)外加劑的使用等因素。研究發(fā)現(xiàn)施加20MPa的成型壓力，鐵尾礦與河砂的質(zhì)量比為1.25：l.00，水泥在固體干料中占10%，拌和用水量為固體干料總量的8%，高效減水劑摻量為水泥量0.8%，葡萄糖酸鈉緩凝劑摻量為水泥量的0.03%時(shí)，所制備的免燒磚，養(yǎng)護(hù)28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到17.5MPa。并且各項(xiàng)性能指標(biāo)符合JC/T422-2007《非燒結(jié)垃圾尾礦磚》規(guī)范的要求。
四、技術(shù)目標(biāo)
利用鐵尾礦和農(nóng)林生物質(zhì)等固體廢棄物制備出符合標(biāo)準(zhǔn)的建材，大量消耗現(xiàn)有鐵尾礦固體廢棄物和農(nóng)林生物質(zhì)，是廢棄物變廢為寶，造福人類。實(shí)現(xiàn)工業(yè)固廢節(jié)能減排和循環(huán)利用。
五、核心突破
主要利用鐵尾礦的堿激發(fā)機(jī)理，不用或少用膠凝材料，利用材料本身性質(zhì)，制備出符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建材；利用農(nóng)林生物質(zhì)的低密度和韌性，降低尾礦建材的密度，提高其斷裂韌性，更好的滿足市場(chǎng)需求。
其主要技術(shù)實(shí)施路徑包括：配料—表面處理—混料-成型-養(yǎng)護(hù)四大步驟，為了節(jié)省能源，采用免燒工藝或蒸養(yǎng)工藝制備建材產(chǎn)品。
六、技術(shù)指標(biāo)
1、尺寸、外觀要求上符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；
2、抗壓、抗凍性能至少達(dá)到MU15以上；
3、干燥收縮率平均值不應(yīng)大于0.06%；
4、吸水率單塊值不大于18%；
5、軟化性能平均值Kt≥0. 80；
6、放射性指標(biāo)應(yīng)符合GB 6566的要求。
推廣預(yù)期 1）以標(biāo)準(zhǔn)磚為例：20000塊/小時(shí)；
2）年產(chǎn)量： 960萬塊/年。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)尾礦磚的市場(chǎng)售價(jià)大約為0.4元/塊（根據(jù)不同地域有所不同），年產(chǎn)960萬塊標(biāo)磚，則第一年銷售毛利為：960萬塊*（0.4元/塊-0.1815元/塊）=209.8萬元，按照國(guó)家財(cái)政部與國(guó)家稅務(wù)總局發(fā)布的關(guān)于部分資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策問題的通知中相關(guān)優(yōu)惠條款：企業(yè)利用廢渣、廢水、廢氣等廢棄物為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)的，可在五年內(nèi)減免所得稅；企業(yè)生產(chǎn)的原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其他工業(yè)廢渣生產(chǎn)的建材產(chǎn)品免征增值稅。第一年成本為設(shè)備費(fèi)用與車間總成本，共計(jì)：960萬塊*0.1815元/塊+30萬＝204.24萬元。由此可見，該項(xiàng)目具有較好的投資與開發(fā)前景。
