一、需求分析
鐵尾礦就是鐵選廠在特定經濟技術條件下,將鐵礦石磨細,選取有用組分后排放的廢棄物,也就是鐵礦石經過選取鐵精礦后剩余的固體廢物。改革開放以來,我國礦山開采出現了前所未有的高峰。據工業和信息化部近期的初步排查,截至2014年,我國有15.3萬個礦山;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、環境、安全和土地等諸多問題。
我國是世界上燒結粘土磚的生產大國,目前年產量還有5400多億塊,絕大部分由生產規模小、工藝技術落后、大量浪費能源和污染環境的鄉鎮企業生產,每年因此毀壞和占用耕地達95萬畝。燒結粘土磚的生產消耗了大量的資源和能源,嚴重破壞了耕地并造成環境污染。同時,燒結粘土實心磚砌筑的外墻保溫性能差,不利于建筑節能與環保。目前制備的尾礦建材一般密度較大,需要保證強度的同時降低密度。另一方面,大量生物質(如秸稈、菌菇養殖廢棄木粉基材)作為廢棄物而堆存。因此,在發展利用鐵尾礦制備具有節能利廢、保護環境和改善建筑功能的新型微發泡墻體材料和建筑用板材,符合可持續發展的戰略要求,具有重要的現實意義。
二、國際科技進展
自20世紀70年代起,世界上一些國家如日本、美國、英國、德國和瑞典等,從節能和環保的角度出發,積極開發爐渣資源,有的國家還為此成立了專門機構,如日本的鋼鐵渣顯熱綜合利用技術委員會。
印度每年產生高達2000萬噸的尾礦,如何安全的處置和利用它們是目前的一個挑戰。2000年4月印度國家冶金實驗室進行了一系列的試驗,成功的將其轉化為高附加值的陶瓷地板和墻磚。
加拿大魁北克大學川M.Benzaazoua等人(2005)對水泥固化鐵尾礦回填礦區進行了試驗。試驗結果證明鐵尾礦的細度與密實度顯著的影響水泥固化尾礦的性能(強度、成本、需水量),尤其是細料,顯著的影響膠結回填料的性能、微空隙在其中的分布、排水能力與連續性、強度發展和給定組分的需水量。試驗同時表明,不僅總體的空隙率影響膠結回填的強度,而且微孔在其中的分布也起很重要的作用。隨尾礦細度的增加,需水量也相應增加。尾礦密度的增加會提高水泥摻量,進而增加造價。
三、國內科技進展
我國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展。利用鐵尾礦制作建筑材料。近年來,全國各大礦區普遍進行了制備鐵尾礦磚的研究。例如:
謝朝學等人利用鐵尾礦和爐渣為骨料,進行了制備小型空心砌塊的研究。研究了砌塊的抗壓強度、抗折強度以及保溫隔熱等性能,結果表明該建筑材料的各項指標符合國家標準,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勢。該砌塊鐵尾礦摻量為25%~35%,爐渣摻量為15%~25%(均為重量比),通過對比計算,發現制備小型空心砌塊具有較好的社會效益和經濟效益。
何廷樹等人采用陜西某鐵尾礦、水泥與當地河砂為主要原料,制備了MU15級免燒磚,研究了尾礦免燒磚抗壓強度的影響因素包括鐵尾礦與河砂的質量比、水泥、拌和用水量、成型壓力以及化學外加劑的使用等因素。研究發現施加20MPa的成型壓力,鐵尾礦與河砂的質量比為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,所制備的免燒磚,養護28d抗壓強度達到17.5MPa。并且各項性能指標符合JC/T422-2007《非燒結垃圾尾礦磚》規范的要求。
四、技術目標
利用鐵尾礦和農林生物質等固體廢棄物制備出符合標準的建材,大量消耗現有鐵尾礦固體廢棄物和農林生物質,是廢棄物變廢為寶,造福人類。實現工業固廢節能減排和循環利用。
五、核心突破
主要利用鐵尾礦的堿激發機理,不用或少用膠凝材料,利用材料本身性質,制備出符合有關標準的建材;利用農林生物質的低密度和韌性,降低尾礦建材的密度,提高其斷裂韌性,更好的滿足市場需求。
其主要技術實施路徑包括:配料—表面處理—混料-成型-養護四大步驟,為了節省能源,采用免燒工藝或蒸養工藝制備建材產品。
六、技術指標
1、尺寸、外觀要求上符合國家標準要求;
2、抗壓、抗凍性能至少達到MU15以上;
3、干燥收縮率平均值不應大于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、放射性指標應符合GB 6566的要求。
推廣預期 1)以標準磚為例:20000塊/小時;
2)年產量: 960萬塊/年。
當前國內尾礦磚的市場售價大約為0.4元/塊(根據不同地域有所不同),年產960萬塊標磚,則第一年銷售毛利為:960萬塊*(0.4元/塊-0.1815元/塊)=209.8萬元,按照國家財政部與國家稅務總局發布的關于部分資源綜合利用及其他產品增值稅政策問題的通知中相關優惠條款:企業利用廢渣、廢水、廢氣等廢棄物為主要原料進行生產的,可在五年內減免所得稅;企業生產的原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其他工業廢渣生產的建材產品免征增值稅。第一年成本為設備費用與車間總成本,共計:960萬塊*0.1815元/塊+30萬=204.24萬元。由此可見,該項目具有較好的投資與開發前景。
鐵尾礦就是鐵選廠在特定經濟技術條件下,將鐵礦石磨細,選取有用組分后排放的廢棄物,也就是鐵礦石經過選取鐵精礦后剩余的固體廢物。改革開放以來,我國礦山開采出現了前所未有的高峰。據工業和信息化部近期的初步排查,截至2014年,我國有15.3萬個礦山;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、環境、安全和土地等諸多問題。
我國是世界上燒結粘土磚的生產大國,目前年產量還有5400多億塊,絕大部分由生產規模小、工藝技術落后、大量浪費能源和污染環境的鄉鎮企業生產,每年因此毀壞和占用耕地達95萬畝。燒結粘土磚的生產消耗了大量的資源和能源,嚴重破壞了耕地并造成環境污染。同時,燒結粘土實心磚砌筑的外墻保溫性能差,不利于建筑節能與環保。目前制備的尾礦建材一般密度較大,需要保證強度的同時降低密度。另一方面,大量生物質(如秸稈、菌菇養殖廢棄木粉基材)作為廢棄物而堆存。因此,在發展利用鐵尾礦制備具有節能利廢、保護環境和改善建筑功能的新型微發泡墻體材料和建筑用板材,符合可持續發展的戰略要求,具有重要的現實意義。
二、國際科技進展
自20世紀70年代起,世界上一些國家如日本、美國、英國、德國和瑞典等,從節能和環保的角度出發,積極開發爐渣資源,有的國家還為此成立了專門機構,如日本的鋼鐵渣顯熱綜合利用技術委員會。
印度每年產生高達2000萬噸的尾礦,如何安全的處置和利用它們是目前的一個挑戰。2000年4月印度國家冶金實驗室進行了一系列的試驗,成功的將其轉化為高附加值的陶瓷地板和墻磚。
加拿大魁北克大學川M.Benzaazoua等人(2005)對水泥固化鐵尾礦回填礦區進行了試驗。試驗結果證明鐵尾礦的細度與密實度顯著的影響水泥固化尾礦的性能(強度、成本、需水量),尤其是細料,顯著的影響膠結回填料的性能、微空隙在其中的分布、排水能力與連續性、強度發展和給定組分的需水量。試驗同時表明,不僅總體的空隙率影響膠結回填的強度,而且微孔在其中的分布也起很重要的作用。隨尾礦細度的增加,需水量也相應增加。尾礦密度的增加會提高水泥摻量,進而增加造價。
三、國內科技進展
我國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展。利用鐵尾礦制作建筑材料。近年來,全國各大礦區普遍進行了制備鐵尾礦磚的研究。例如:
謝朝學等人利用鐵尾礦和爐渣為骨料,進行了制備小型空心砌塊的研究。研究了砌塊的抗壓強度、抗折強度以及保溫隔熱等性能,結果表明該建筑材料的各項指標符合國家標準,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勢。該砌塊鐵尾礦摻量為25%~35%,爐渣摻量為15%~25%(均為重量比),通過對比計算,發現制備小型空心砌塊具有較好的社會效益和經濟效益。
何廷樹等人采用陜西某鐵尾礦、水泥與當地河砂為主要原料,制備了MU15級免燒磚,研究了尾礦免燒磚抗壓強度的影響因素包括鐵尾礦與河砂的質量比、水泥、拌和用水量、成型壓力以及化學外加劑的使用等因素。研究發現施加20MPa的成型壓力,鐵尾礦與河砂的質量比為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,所制備的免燒磚,養護28d抗壓強度達到17.5MPa。并且各項性能指標符合JC/T422-2007《非燒結垃圾尾礦磚》規范的要求。
四、技術目標
利用鐵尾礦和農林生物質等固體廢棄物制備出符合標準的建材,大量消耗現有鐵尾礦固體廢棄物和農林生物質,是廢棄物變廢為寶,造福人類。實現工業固廢節能減排和循環利用。
五、核心突破
主要利用鐵尾礦的堿激發機理,不用或少用膠凝材料,利用材料本身性質,制備出符合有關標準的建材;利用農林生物質的低密度和韌性,降低尾礦建材的密度,提高其斷裂韌性,更好的滿足市場需求。
其主要技術實施路徑包括:配料—表面處理—混料-成型-養護四大步驟,為了節省能源,采用免燒工藝或蒸養工藝制備建材產品。
六、技術指標
1、尺寸、外觀要求上符合國家標準要求;
2、抗壓、抗凍性能至少達到MU15以上;
3、干燥收縮率平均值不應大于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、放射性指標應符合GB 6566的要求。
推廣預期 1)以標準磚為例:20000塊/小時;
2)年產量: 960萬塊/年。
當前國內尾礦磚的市場售價大約為0.4元/塊(根據不同地域有所不同),年產960萬塊標磚,則第一年銷售毛利為:960萬塊*(0.4元/塊-0.1815元/塊)=209.8萬元,按照國家財政部與國家稅務總局發布的關于部分資源綜合利用及其他產品增值稅政策問題的通知中相關優惠條款:企業利用廢渣、廢水、廢氣等廢棄物為主要原料進行生產的,可在五年內減免所得稅;企業生產的原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其他工業廢渣生產的建材產品免征增值稅。第一年成本為設備費用與車間總成本,共計:960萬塊*0.1815元/塊+30萬=204.24萬元。由此可見,該項目具有較好的投資與開發前景。
