铁尾矿制备新型建筑材料的国内外进展

路畅¹，陈洪运¹，傅梁杰^1,2,3，田光燕⁴，张红⁴，梁金生⁴，杨华明^1,2,3

1. 中南大学资源加工与生物工程学院2. 中南大学矿物材料及其应用湖南省重点实验室3. 中南大学建筑材料行业黏土矿物功能材料重点实验室4. 河北工业大学生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室

摘 要：铁尾矿是铁矿石经加工及利用过程中产生的有价元素含量较低的部分,是矿山固体废弃物的重要组成之一,也是一种宝贵的二次资源。大量不可回收的铁尾矿主要堆存在尾矿库中,既浪费土地资源,又存在安全隐患和环境危害。高效加工利用铁尾矿是节能环保、提高经济效益的有效途径。铁尾矿是一种精细、稳定、复杂的材料,主要由二氧化硅和氧化铁组成,与天然砂矿物成分十分接近,将铁尾矿应用于新型建筑材料领域是尾矿综合利用的重要发展方向。新型建筑材料是在传统建筑材料的基础上,性能得以提升、功能得以完善或增加的建筑材料,具有高强、轻质、节能和环境污染小的特点。国内外就铁尾矿在新型建筑材料方面的开发做了大量的研究,结果表明,铁尾矿中的化学组成通过校正原料的调整,可以成功地运用到各种建筑材料,如环保砖、建筑吸隔声材料、微晶玻璃、建筑陶瓷、多孔保温材料及涂料等。有研究表明,对铁尾矿添加煤矸石、粉煤灰等物质,可以弥补铁尾矿作为建筑制品原料的不足,制备的新型尾矿墙体材料具有高强度、耐盐碱腐蚀性;利用多种类型的铁尾矿均可制备出主晶相为辉石的微晶玻璃,其具有较好的耐酸碱性能、抗压强度和抗折强度;制备的保温隔热材料的力学性能和保温隔热性能较好,有研究表明中试实验的材料导热系数可达0.085 W/（m·K）。铁尾矿还可以应用到涂料领域,由于铁尾矿中含有一定量的氧化铁,而氧化铁在正常环境条件下具有较高的稳定性,广泛应用于涂料、塑料、纸张和陶瓷等领域。有研究使用铁尾矿作为建筑乳胶漆颜料用于生产可持续建筑涂料,也有利用铁尾矿中的氧化铁作为制备彩色陶瓷玻化砖的天然着色剂。就目前而言,铁尾矿新型建筑材料大多还难以形成规模,多处于实验室阶段,推广方面还需要进行大量的工作。另外,很多高附加值建材的研究仍处于起步阶段,还需要进行大量深入的理论和实验研究,究其原因,主要是:（1）不同产地及工艺条件下的铁尾矿性质差异较大,导致原料稳定性存在一定问题;（2）铁尾矿建材产品由于原料的复杂性,其生产工艺不具有普适性,加大了研究及生产成本,这在一定程度上影响了其规模化发展;（3）铁尾矿建筑材料仍属于受运距限制的产品,由于大多数矿山远离城区,因此其尾矿产品无法实现大规模的集约经营,在进一步降低成本、提高质量方面受到制约;（4）铁尾矿新型建材的产品推广和市场开发也是制约其发展的一个问题。本文综述了铁尾矿在新型建筑材料方面的研究进展,重点阐述了铁尾矿作为一类新型建筑材料资源的高值化利用现状,分析了铁尾矿在新型建筑材料行业发展中可能面临的问题并展望其发展前景,以期为铁尾矿在新型建筑材料领域的高值化利用提供参考。

关键词：铁尾矿;高效加工利用;新型尾矿墙体材料;建筑陶瓷装饰材料;建筑保温隔热材料;