BIF尾矿资源化综合利用的研究

摘要

本论文在分析BIF(Banded Iron Formations)尾矿性质的基础上，通过风选试验和采用不同的工艺开发尾矿产品的试验对BIF尾矿的资源化综合利用进行探索研究，为尾矿资源的综合利用提供新的思路。 从简化生产工艺、降低生产成本的角度出发，根据BIF尾矿矿物组成的密度差异，采用多级风选分离的方法对其进行简单再选。试验结果表明，在水平气流速度为27m/s，风选区高度为10cm的条件下，可以获得6％的铁含量较高的组分(磁铁矿含量60％以上)和13％的中间组分(磁铁矿含量20.78～42.86％)。再选的目的组分从单一的铁精矿扩展到含铁量相对较高的中间组分，中间组分可再用其他方法再选回收铁精矿或作其他用途，再选尾矿用于生产建材产品。该再选工艺简单、成本较低，解决了传统尾矿再选单一获得铁精矿工艺复杂、成本较高以及再选尾矿的资源化、减量化问题。 开发尾矿产品是以BIF尾矿为主要原材料，添加不同的粘结剂，采用不同的工艺生产具有不同性能的尾矿产品。试验主要通过3种不同的方法进行对比研究：一是添加无机、生物质粘结剂；二是利用煤泥粘性较高的特点生产尾矿．煤泥产品；三是利用煤渣疏松多孔的特点生产尾矿．煤渣产品。 第一种方法的试验结果表明，铁尾矿：石灰=88：12(水：固=35％)时，在1200℃下烧结1h，产品的体积密度约1.7g/cm<'3>、抗压强度16.5MPa，达到烧结普通砖标准(GB5101-2003) MU15 级强度要求；铁尾矿：石灰：生物质粘结剂=90：5：5(水：固=38％)时，在1200℃下烧结30min，产品的体积密度约1.4g/cm<'3>、抗压强度7.8MPa，达到装饰混凝土砌块标准(JC/T641-1996) MU7.5级标准；铁尾矿：生物质粘结剂：90：10(水：固=47％)时，在1200℃下烧结30min，产品的体积密度约1.1g/cm<'3>、抗压强度4.5 MPa、透水系数1.86cm/s，可以用作环保型轻质渗水砖。 第二种方法的试验结果表明，石灰：煤泥：铁尾矿=5：20：75(水：固=26％)时，在1100℃下烧结1.5h，产品的体积密度约1.4g/cm<'3>、抗压强度7.8MPa，达到装饰混凝土砌块标准(JC/T641-1996) MU7.5 级标准。 第三种方法的试验结果表明，石灰：煤渣：尾矿=10：25：65(水：固=33％)时，在1200℃下烧结1h，产品的体积密度约1.2g/cm<'3>、抗压强度约5.3MPa，透水系数1.53cm/s，达到轻集料混凝土小型空心砌块(GB/T15229-2002)MU5.0级标准。 从以上试验结果看，采用不同的工艺可以生产出不同的尾矿产品，尾矿的利用率较高，一方面达到了尾矿资源化、减量化的目的，解决了尾矿排放难的问题：另一方面为建筑材料开辟了一条新的途径，节约了粘土，保护了耕地资源。同时，生物质、煤泥和煤渣都具有一定的热值，在烧结过程节约能量；生产的产品具有轻质、多孔的特点，在使用过程中，降低建筑采暖和空调能耗。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章、绪论

第二章、铁尾矿资源化综合利用概况

2.1、尾矿的来源和分类

2.1.1、尾矿的来源

2.1.2、尾矿的分类

2.2、尾矿带来的问题

2.2.1、占用土地

2.2.2、污染环境

2.2.3、浪费资源

2.2.4、安全隐患

2.2.5、基建管理费用高

2.3、铁尾矿的综合利用现状

2.3.1、我国铁尾矿的特征

2.3.2、铁尾矿的资源化综合利用技术

2.4、BIF尾矿的利用现状及存在的问题

2.4.1、BIF尾矿的特征

2.4.2、BIF尾矿的利用现状

2.4.3、主要存在的问题

2.5、研究意义

2.6、主要研究内容

第三章BIF尾矿性质的研究

3.1、粒度分析

3.2、化学组成

3.3、矿物组成

3.4、浸出毒性

3.5、放射性

3.6、本章小结

第四章风选试验的初步研究

4.1、再选方案的选择

4.2、风选原理和颗粒物在风选区的运动特征

4.2.1、风选原理

4.2.2、颗粒物在风选区的运动特征

4.2.3、主要影响因素

4.3、实验部分

4.3.1、实验设备

4.3.2、试验方法

4.4、结果与讨论

4.4.1、气流速度和风选区高度对分选结果的影响

4.4.2、分选产物的综合利用

4.5、本章小结

第五章利用BIF尾矿生产烧结砖的试验研究

5.1、试验方案的选择

5.1.1、粘结剂

5.1.2、原料配比

5.1.3、烧结温度和时间

5.1.4、综合试验条件

5.2、实验部分

5.2.1、原材料与设备

5.2.2、试验方法

5.3、结果与讨论

5.3.1、粘结剂对坯料可塑性的影响

5.3.2、配比设计与坯体的性能

5.3.3、不同配比条件下试样的烧结性能

5.3.4、冷却方式对试样性能的影响

5.3.5、石灰爆裂情况

5.4、产品分析

5.4.1、主要产品

5.4.2、产品性价比分析

5.4.3、经济效益分析

5.5、本章小结

第六章、BIF尾矿-煤泥、煤渣烧结砖的试验研究

6.1、煤泥、煤渣的综合利用现状

6.1.1、煤泥的利用现状

6.1.2、煤渣的利用现状

6.2、实验部分

6.2.1、原材料

6.2.2、试验方法

6.3、结果与讨论

6.3.1、煤泥对坯料可塑性的影响

6.3.2、尾矿-煤泥(不加石灰)烧结试验及结果

6.3.3、尾矿-煤泥(添加石灰)烧结试验及结果

6.3.4、尾矿-煤渣(添加石灰)烧结试验及结果

6.4、产品分析

6.4.1、主要产品

6.4.2、产品节能分析

6.4.3、与免烧砖的比较

6.4.4、经济效益分析

6.5、本章小结

第七章、结论

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文及参与项目

致谢