（化学工艺专业论文）基于铁尾矿制备烧结泡沫材料的研究.pdf

大连理1 二大学硕十学位论文 摘要 尾矿是矿石选别后的一种固体废弃物，它的大量排放不仅污染环境，危害人民的生 命和财产安全，而且还占用大量的土地、浪费资源。因此，综合利用尾矿资源，使之变 废为宝、变害为利，是实现矿产资源可持续发展的重要途径。本课题结合辽宁省的资源 特点，提出以齐大山铁尾矿为初始原料，采用添加造孔剂发泡法和常温聚合发泡法制备 烧结泡沫材料。首先以铁尾矿烧结体为研究对象，研究最佳的原料组成和烧结制度，然 后在此基础上研究两种发泡工艺制备烧结泡沫材料的工艺过程，初步探索铁尾矿烧结玻 面材料的制备，并对得到的制品进行性能检测和分析。具体研究内容和实验结果如下： ( 1 ) 最佳原料组成和烧结制度的确定。以铁尾矿为主要原料制备烧结体，通过对试 样进行x r d 、s e m 、抗压强度、吸水率的测试分析，最终得到铁尾矿烧结体的主要矿 物相组成为：铁铝酸钙、石英、铁酸二钙、赤铁矿、硅灰石、玻璃相，并且玻璃相的产 生对烧结体的性能起决定性作用，最佳的原料配比和烧结制度为：铁尾矿8 5 、玻璃粉 1 0 ，硼砂5 ，烧结温度1 0 0 0 、保温时间2 h 。 ( 2 ) 制备铁尾矿烧结玻面材料的初步探索。以铁尾矿为主要原料，利用返碱原理， 成功制备出兼具承重、防水和装饰于一体的新型建筑材料铁尾矿烧结玻面材料。实 验得到最佳的返碱引发剂是碳酸钠，最佳用量是4 ，最优的烧结温度是1 0 0 0 。 ( 3 ) 采用添加造孔剂发泡法制备烧结泡沫材料的研究。采用最佳的原料组成和烧结 制度，选择聚苯乙烯泡沫作为造孔剂，制备烧结泡沫材料。实验得到当聚苯乙烯加入体 积比为o 5 时可以制备出性能优异的烧结泡沫材料，满足国家标准g b l 3 5 4 4 2 0 0 0 烧结 多孔砖m 1 0 的要求。 ( 4 ) 采用常温聚合发泡制备烧结泡沫材料的研究。以铁尾矿为主要原料，通过添加 粉煤灰提高铁尾矿原料的活性和浆料中泡沫的稳定性，利用原位聚合原理固化成型，烧 结得到性能优异的泡沫材料。实验得到最佳的工艺条件为：原料组成质量比m ( 铁尾矿) ： m ( 粉煤灰) ：m ( 激发剂) ：m ( 强化剂) ：m ( 助熔剂) = 5 0 ：5 0 ：2 ：1 0 - 5 ，水灰比 3 5 ，自制泡沫加入量7 1 7 5 ，烧结温度1 0 0 0 ，保温2 h 。 关键词：铁尾矿；聚苯乙烯泡沫；粉煤灰；烧结玻面材料；烧结泡沫材料 基于铁尾矿制备烧结泡沫材料的研究 t h er e s e a r c ho np r e p a r a t i o no fs i n t e r e df o a mm a t e r i a lf r o mi r o nt a i l i n g s a b s t r a c t i r o nt a i l i n gi sak i n do fw a s t eo u t c o m ea f t e rs e l e c t i n g i tb r i n g so u tm a n yp r o b l e m s s u c h 蠲e n v i r o m e n tp o l l u t i o n ，r e s o u r c ew a s t e ，a n dal o to fl a n do c c u p a t i o n t h e r e f o r e ，t h e c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no ft a i l i n g sr e s o u r c e si sa l li m p o r t a n tw a yt oa c h i e v es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fm i n e r a lr e s o u r c e s i nt h i s t h e s i s ，t h ei r o nt a i l i n g ss i n t e r e df o a mm a t e r i a li s w e r ep r e p a r e db yp o r e f o r m i n ga g e n tm e t h o da n dr o o mt e m p e r a t u r ep o l y m e r i z a t i o nf o r m i n g m e t h o d ，u s i n gq id as h a ni r o nt a i l i n g s 嬲s t a r t i n gm a t e r i a l st h ee f f e c to fr a wm a t e r i a l c o m p o s i t i o n , s i n t e r i n gc o n d i t i o na n df o a m i n gp r o c e s so nt h em a n u f a c t u c i n gp r o c e s sa n d p r o p e r t i e so fs i n t e r e df o a mm a t e r i a l sw e r ei n v e s t i g a t e d i ns u m m y , t h i st h e s i si sc o m p o s e do f f o u rp a r t sa sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ei r o nt a i l i n g ss i n t e r e db o d yw a sp r e p a r e db yl o wt e m p e r a t u r es i n t e r i n g t h e e f f e c to ft h ec h o i c eo ft h er a wm a t e r i a la n ds i n t e r i n gc o n d i t i o no nt h ep r o p e r t i e so fs i n t e r e d s a m p l e sw e r es t u d i e db yx r d ，s e m ，c o m p r e s s i v es t r e n g t h , w a t e ra b s o r p t i o nt e s ta n a l y s i s n er e s u l t ss h o wt h a tt h em a j o rm i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o no fi r o nt a i l i n gs i n t e r e db o d yi s b r o w n m i l l e r i t e ，q u a r t z ，d i c a l c i u mf e r r i t e ，h e m a t i t e ，w o l l a s t o n i t ea n dg l a s sp h a s e t h eg l a s s p h a s ee m e r g e n c ei sp l a y i n gad e c i s i v er o l ei ns i n t e r e db o d yp e r f o r m a n c e 1 1 1 er e l a t e df a c t o r s w e r eo p t i m i z e d ：t h ep r o p e rr a t eo fr a wm a t e r i a li s8 5 i r o nt a i l i n g s ，10 g l a s sp o w d e ra n d 5 b o r a xi nw e i g h ta n dt h es i n t e r i n gt e m p e r a t u r ei s10 0 0 。cw i t h2h o u r s ( 2 ) u s i n gt h ei r o nt a i l i n g s 勰r a wm a t e r i a l s ，t h ei r o nr a i l i n g ss i n t e r e dg l a s ss u r f a c e m a t e r i a lh a sb e e np r e p a r e db yu s i n ga l k a l ie f f l o r e s c e n c ep r i n c i p l e ，w h i c hh a sal o a d - b e a r i n g a n dd e c o r a t i v ef e a t u r e n l eo p t i m i z e dc o n d i t i o no fa l k a l ie f f l o r e s c e n c ei n i t i a t o ri s4 s o d i u m c a r b o n a t ea t1 0 0 0 ( 3 ) 1 1 1 es i n t e r e df o a mm a t e r i a lw a sp r e p a r e db yp o r e f o r m i n ga g e n tm e t h o da n d p o l y s t y r e n ef o a mw a sc h o s e na sp o r e - f o r m i n ga g e n t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ee x c e l l e n t p r o p e r t i e ss i n t e r e df o a mm a t e r i a lw a sp r e p a r e db ya d d i n go 5 p o l y s t y r e n ef o a mi nv o l u m e ， w h i c hm e e tt h es i n t e r e db r i c km 1 0 r e q u i r e m e n t so f n a t i o n a ls t a n d a r dg b l 3 5 4 4 2 0 0 0 ( 4 ) t h es i n t e r e df o a mm a t e r i a lw a sp r e p a r e db yr o o mt e m p e r a t u r ep o l y m e r i z a t i o n f o a m i n gm e t h o du s i n gi r o nt a i l i n g s 嬲t h em a i nr a wm a t e r i a l t h en ya s hw a sa d d e da s a e t i v i a t o ra n db u b b l es t a b i l i z e r 1 1 1 er e l a t e df a c t o r sw e r eo p t i m i z e d ：t h ew e i g h tr a t i oo fi r o n t a i l i n g s ，f l ya s h ，a c t i v a t o r , f o r t i f i e r , f l u xw e r e5 0 ：5 0 ：2 ：1 0 ：5r e s p e c t i v e l y ；w a t e rc e m e n tr a t i o w a s3 5 ，t h ea m o u n to ff o a mw a s7 一1 7 5 ，s i n t e r i n gt e m p e r a t u r ew a s1 0 0 0 * c ，h o l d i n g t i m ew a s2h o u r 一i i 大连理工大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：i r o nt a i l i n g ；p o l y s t y r e n ef o a m ；f l ya s h ；s i n t e r e dg l a s ss u r f a c em a t e r i a l ； s i n t e r e df o a mm a t e d a l 1 1 1 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目： 望立缝屋盈剑盘盛笾盗迭盛赶绝杰 作者签名： ：盏l 垒l 皇l 日期：三翌竿年二l 月j l 日 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 差垒丝屋盈垄盗盛。丛盗盗盟鞋鱼盈笼 作者签名： 煎盎：亟j日期：型望年乙月乙日 导师签名： 壶土缁日期：巡年乙月霉，_ 日 大连理工大学硕士学位论文 引言 由于我国矿产资源的现状矿产种类齐全，但富矿少，贫矿多；单一矿少，共伴 生矿多；矿石组成复杂，难选冶矿多。在目前的技术经济条件下，在利用矿产资源的同 时必然会产生大量的尾矿。据不完全统计，目前我国发现的矿产有1 5 0 多种，开发建立 了8 0 0 0 多座矿山，而堆存的尾矿多达5 0 亿6 0 亿吨，并以年排放3 亿多吨的速度在增 加。其中，铁矿尾矿2 6 亿多吨，有色金属矿尾矿2 1 亿多吨，金矿尾矿3 亿多吨。尾矿 不仅污染环境，危害人民的生命和财产的安全，而且还占用大量的土地、浪费资源。因 此，综合利用尾矿资源，使之变废为宝、变害为利，是实现矿产资源可持续发展的重要 途径。然而，目前我国尾矿的综合利用率仅为7 左右，大量的尾矿只能长期堆放在尾 矿库，有些边远地区的乡镇矿山选厂甚至直接将尾矿排放到自然场所之中。因此，从我 国的实际情况出发，大力开展尾矿资源综合利用，提高资源利用效率，实现废物再利用， 有十分重要的社会和经济意义。 此外，随着新一轮的建筑节能( 节能6 5 的设计标准) 在全国开始推广实施，墙体 保温和隔热材料受到前所未有的关注。国内外应用最成熟的墙体保温方法是聚苯乙烯泡 沫板粘贴、柔性砂浆护面及抗碱玻璃纤维网格布增强的外墙外保温复合体系( e p s 法) 。 但是随着时间推移，e p s 的缺点不断暴露，如：材料老化和使用年限、隔热防火等问题。 近年来，利用尾矿研制的免烧砖、蒸养砖、烧结多孔砖、空心砖单一墙体材料虽然在一 定程度解决了强度和抗老化程度问题，但是传热系数无法达到新的建筑节能要求；而泡 沫玻璃、聚氨酯泡沫板、泡沫陶瓷等如作为墙体材料，虽然传热系数小，具有良好的保 温隔热、防火防水等功效，但是由于市场价格过高阻碍了它们的广泛应用，因此迫切需 要研究开发新型的保温隔热墙体材料。 在上述背景下，本课题受辽宁省镁资源保护办公室高新技术研发项目的支持，成功 的研制出以铁尾矿为主要原料的烧结泡沫材料，该材料具有尾矿利用率高、保温性能好、 强度高、耐久、防火等优异性能。不但解决了尾矿资源的利用率低问题，还为实现建筑 节能提供了一种新型的保温材料，实现了变废为宝、变害为利，符合资源的可持续发展。 基+ r 铁尾矿制备烧结泡洙材料的研究 1 第一章文献综述 1 1铁尾矿的产生、组成及分类 铁尾矿是铁选厂在特定经济技术条件下，将铁矿石磨细，选取“有用组分 后排放 的废弃物，也就是铁矿石经过选取铁精矿后剩余的固体废物，它是一种复合矿物原料， 除了含少量金属组分外，其主要矿物组分是脉石矿物，如石英、辉石、长石、石榴石、 角闪石及其蚀变矿物；其化学成分主要以铁、硅、镁、钙、铝的氧化物为主，并伴有少 量的磷、硫等( 表1 1 列举了几种铁矿尾矿的化学成分) ，是一种重要的二次资源。 表1 1 几种铁尾矿化学成分( 质量分数) 尾矿类型 s i 0 2c a 0a 1z 0 3 m 9 0 n a 2 0k z 0 f e 2 0 3其他 我国铁尾矿资源按照伴生元素的含量可分为单金属类铁尾矿和多金属类铁尾矿两 大类。其中单金属类铁尾矿，根据其硅、铝、钙、镁的含量又可分为以下几类【l 】： ( 1 ) 高硅鞍山型铁尾矿。该类尾矿是数量最大的铁尾矿类型，尾矿中含硅高，有的 含s i 0 2 高达8 3 。这类尾矿一般不含有价伴生元素，平均粒度0 0 4 - 0 2 m m 。属于这类的 选矿厂有本钢南芬、歪头山、鞍钢东鞍山、齐大山、弓长岭、大孤山、首钢大石河、密 云、水厂、太钢峨口、唐钢石人沟等。 ( 2 ) 高铝马钢型铁尾矿。该类尾矿年排出量不大，主要是分布在长江中下游宁芜一 带。如江苏吉山铁矿、马钢姑山铁矿、南山铁矿及黄梅山铁矿等选矿厂。其主要特点是 a 1 2 0 3 含量较高，多数尾矿不含有伴生元素和组分，个别尾矿含有伴生硫、磷，小于 0 0 7 4 m m 粒级含量占3 0 6 0 。 ( 3 ) 高钙、镁邯郸型铁尾矿。该类尾矿主要集中在邯郸地区的铁矿山，如玉石洼、 西石门、玉泉岭、符山、王家子等。主要伴生元素为s 、c o ，极微量的c u 、n i 、z n 、p b 、 a s 、a u 和a g 等，小于0 0 7 4 m m 粒级含量占5 0 7 0 。 ( 4 ) 低钙、镁、铝、硅酒钢型铁尾矿。该类尾矿中主要非金属矿物是重晶石、碧玉、 伴生元素有c o 、n i 、g e 、g a 和c u 等，尾矿粒度小于0 0 7 4 m m 的占7 3 2 。 一2 一 大连理工大学硕士学位论文 多金属类铁尾矿主要分布在我国西南攀西地区、内蒙古包头地区和长江中下游的武 钢地区。该类铁尾矿的特点是矿物成分复杂，伴生元素多，除含丰富有色金属外，还含 一定量的稀有金属、贵金属及稀散元素。从价值上看，回收这类铁尾矿中的伴生元素， 已远远超过主体金属铁的回收价值。如大冶型铁尾矿中除含有较高的铁外，还含有c u 、 c o 、s 、n i 、a u 、a g 、s e 等；攀钢型铁尾矿中除含有数量可观的v 、t i p ，还含有c o 、 n i 、g a 、s 等；白云鄂博型铁尾矿中含有2 2 9 的铁矿物、8 6 的稀土矿物及1 5 o 的萤 石等。 1 2 我国铁尾矿的现状及危害 由于我国矿产资源的现状矿产种类齐全，但富矿少，贫矿多；单一矿少，共伴 生矿多；矿石组成复杂，难选冶矿多。在目前的技术经济条件下，在利用矿产资源的同 时必然会产生大量的尾矿。据不完全统计，目前我国发现的矿产有1 5 0 多种，开发建立了 8 0 0 0 多座矿山，而堆存的尾矿多达5 0 亿 - 6 0 亿吨，并以年排放3 亿多吨的速度在增加。 其中，铁矿尾矿2 6 亿多吨，有色金属矿尾矿2 1 亿多吨，金矿尾矿3 亿多吨 2 1 。 从2 0 世纪8 0 年代开始，我国对矿产资源综合利用工作加强了宏观管理，明确了指 导方针。并于1 9 8 6 年首次在中华人民共和国矿产资源法中将尾矿综合利用以法律的 形式提出，这为开展铁尾矿的综合利用创造了条件。然而，到目前为止，我国尾矿资源 的综合利用率仅为7 左右，仍有大量的尾矿长期堆放在尾矿库中，因而要占据大量的 农田、林用土地。其中包括生产力高的耕地、良田，而且随着尾矿数量的增加，占用的 土地面积将继续扩大。据有关报道，2 0 0 0 年全国的尾矿废石破坏和堆存占地面积达1 8 7 2 4 7 万k m 2 。同时，尾矿库的维护和维修需要消耗大量资金。据统计，我国冶金矿山尾矿 库每吨尾矿基建投资1 3 元，生产经营管理费用3 - - 5 元。随着尾矿数量的不断增加，尾 矿坝高度也随之增加，不安全隐患日益增大，尤其是坝高超过1 0 0 m 的大型尾矿库，一旦 发生事故，其造成的破坏程度不亚于地震的破坏程度。建国以来，已发生过大小不同的 事故数十次。例如：2 0 0 8 年震惊全国的山西襄汾尾矿库溃坝事件、2 0 0 7 年辽宁海城尾矿 库溃堤事件等，给人民的生命和财产带来重大的损失。除此以外，尾矿在受到剥蚀时， 进入到尾矿中去的可迁移元素发生生物化学迁移，将会对大气和水土造成严重污染，并 会对近区生态环境造成不良影响，导致土壤污染、土地退化、植被破坏甚至直接威胁到 人畜的生存。 综上所述，尾矿不仅污染环境，危害人民的生命和财产的安全，而且还占用大量的 土地，浪费资源。因此，综合利用尾矿资源，使之变废为宝、变害为利，是实现矿产资 源可持续发展的重要途径。 基r 铁尾矿制各烧结泡沫材料的研究 1 3 尾矿综合利用的国内外研究现状 当前，随着地球资源的不断减少和人们环保意识的增强，世界各国都十分重视对尾 矿的综合利用。尤其是工业发达国家，他们投入大量人力物力广泛开展对尾矿的综合利 用，并把利用程度作为衡量科学技术水平和经济发达程度的标志【3 】。各工业化国家把无 废料矿山作为矿山开发目标【4 】，广泛开展对矿业废渣的综合利用研究，尤其是在利用尾 矿研制生产建筑材料方面取得很大成果。俄罗斯、美国、日本和加拿大等国最为突出。 下面主要介绍在建筑材料方面，尾矿利用的国内外研究现状。 1 3 1国外尾矿用于建筑材料方面的研究现状 对于尾矿建筑材料的开发研究，国外起步较早。早在2 0 世纪6 0 年代，前苏联已经开 始利用矿业废渣研制生产建筑材料，现俄罗斯选矿厂尾矿用作建筑材料约占6 0 t 5 1 ，现 已用尾矿制造建筑微品玻璃、耐化学腐蚀玻璃等制品 6 1 ，同时研制生产各种矿物胶凝材 料和墙体材料，俄罗斯克里沃罗格铁矿将尾矿中粗级别颗粒( 1 4 m m ) 用作重混凝土的骨 料，并用于生产粘土硅酸盐渣砖等；小于1 4 m m 的尾矿可适当代替天然砂，作密实的 硅酸盐、蒸压和非蒸压硅中的充填剂以及制备混凝土时代替部份水泥掣5 1 。 俄罗斯最大的铁矿基地之一库尔斯克磁力异常因7 1 ，对尾矿进行了合理利用，其利 用率达1 5 左右，矿区建起了水泥厂和硅酸盐玻璃厂等，取得了较好经济效益；高加索 矿物研究所，用尾矿生产硅酸盐砌墙材料、蒸压硬化饰面材料和沥青混凝土等，并列出 了以铁矿石生产中产生的废料为基础的新企业与原有建材企业的主要技术经济指标比 较，从中可看出：充分利用矿业废渣作为生产各种建材产品的原料是经济和合理的。 俄罗斯科夫多尔和卡齐纳尔采选公司对低品位铁矿石选矿尾矿进行研究表明：尾矿 中含有大量硅酸镁类矿物( 镁橄榄石和辉石) ，而且尾矿中含有不同粒级的超基性成份， 经过深入研究发现，利用这些尾矿采用不同的生产工艺，除生产矿物性胶凝物质外，还 可以生产蒸压材料、饰面陶瓷、混凝土和掺合料等，其中尤以生产矿物性胶凝材料物质 最有代表性【8 1 。显微镜下对矿物性胶凝物质研究表明：在正常硬化条件下辉岩的水化活性 较弱，7 天后辉岩样的抗压强度为0 1 5 m p a ，加入2 5 石漫为l ，2 m p a ，2 8 天后为5 o m p a 量实验证明，硅酸镁具有胶凝性质，而这些性质又与化学组成、矿物学成份、存在的杂 质及其形成条件有关，在不同情况下它们的化学组成、矿物学成份均有较大变化，对产 品的性能有不同程度的影响，其中尤以添加剂和矿物杂质的影响最为显著，基于这些研 究，为充分利用铁矿尾矿生产多种混合胶凝物质奠定了基础。目前，俄罗斯研制的混合 胶凝物质的特点是，充分利用含有硅酸镁的尾矿进行生产制备，生产中加入石灰和水泥 一4 一 大连理工大学硕士学位论文 作活性添加剂，加入石灰可得到石灰一橄榄石水泥或石灰一辉岩水泥，其尾矿利用率可 达7 5 左右，通过对水泥的物化性能及耐久性测定，各项指标均达到了要求，工程应用 中已经使用这种水泥生产配筋建筑砌块。生产工艺简单，有较好的技术经济效益。 与俄罗斯相比，加拿大利用尾矿研制生产建筑材料方面也积累了一定经验，尤其是 在利用铁尾矿研制墙体材料方面最具特色，c o l l i n g s r k 等人【9 】曾研究用铁尾矿与石灰按 一定比例混合制成干压灰砂砖，应用效果良好。加拿大魁北克矿山将尾矿磨细至7 4 岬， 并添加1 的木质磺酸钙作粘结剂，加压成型后在高温下制成硅砖，达到了预期的效果。 美国明尼苏达州东北部是世界上铁矿石储量最丰富的地区之一，岩层以铁燧岩为 主，尾矿呈碱性，无毒，有机物含量低，氮、磷含量较高，有机质偏低。从2 0 世纪9 0 年 代开始，美国矿业总署联合一些矿业公司着手研究该尾矿作为复垦土的利用价值 1 们，对 其营养结构重新进行了科学调整，加入了煤浆、庭院堆肥产品、城市生活垃圾及纸浆， 这些物质的特点是含水率高，富含有机质，氮、磷含量低。此外，美国矿业生产企业还 从废石中回收萤石、长石和石英等用于其它工业部门，目前绝大部份用作混凝土骨料、 地基及沥青路面材料【1 1 1 ，同时也有人利用铁隧岩的尾矿制成密度可予控制的轻质砖【1 1 1 ， 从而为尾矿在轻质建材方面的利用找到了一条途径。 日本y a g i 并1 s e i h c i 等【1 l 】将尾矿与1 0 硅藻土混合成型，并在1 1 5 0 锻烧，研制出轻质 骨料，其密度为1 7 7 9 e r a 3 ，抗压强度8 3 3 m p a 。乌克兰b t 穆辛对英岩的选别尾矿进行 了研究，所做的各项研究工作以及在生产中实施所取得的研究结果表明：含铁石英石的 选别尾矿可按以下方式加以利用： o 1 4 m m 粒级尾矿用作重混凝土建筑砂料， 1 5 、f e 2 0 3 1 5 、m g o 5 、n a 2 0 i ，发泡剂b 芝3 。 ( 3 ) 采用常温聚合发泡制备烧结泡沫材料，原料中粉煤灰最佳添加量5 0 ，自制泡 沫剂最佳添加量为7 - 1 7 5 ，在烧结温度为1 0 0 0 ，保温2 h 下制备的烧结泡沫材料， 性能优于国家建材标准j c t 1 0 6 2 2 0 0 7 泡沫混凝土砌块的要求。 ( 4 ) 通过对添加造孔剂发泡和常温聚合发泡制备烧结泡沫材料的研究发现：添加造 孔剂发泡法工艺简单、易操作，制备的烧结泡沫材料力学性能好、尾矿利用率高，但是 孔的分布不均一，孔隙率低，并且造孔剂的大小和形状直接决定了泡沫材料中孔的大小 和形状。常温聚合发泡法技术含量高，制备的烧结泡沫材料孔隙率大、强度好、保温隔 热性能优异，并且孔结构单元( 均为圆孔) 、分布均匀，孔的大小可通过泡沫剂加入量 来调节，但是该工艺过程较添加剂造孔法复杂。 基于铁尾矿制备烧结泡沫材料的研究 5第五章利用铁尾矿生产烧结泡沫材料经济可行性分析 5 1经济可行性分析 尾矿综合利用是一个大的系统工程，涉及面广、因素多，只有依靠科技进步不断开 发高附加值产业才能有良好的经济效益和社会效益。本论文研制的烧结泡沫材料，无论 是采用添加造孔剂发泡法，还是常温聚合发泡法，都是以铁尾矿为主要原料，再辅以固 体废弃物，制备高附加值的新型泡沫材料。该材料孔隙率大、容重小、传热系数小、抗 压强度优越，可用于建筑材料、装饰材料、吸附过滤材料、污水处理和多孔催化载体等 方面，目前最主要的应用领域是建筑材料，比如将该材料加工成轻体隔墙板、外墙板、 保温隔音隔热板、防晒板等系列板材类和非承载重砌砖类，可以广泛用于楼房、民用住 宅、框架结构的墙体材料和管道、冷库、锅炉等的保温隔热材料，属于高附加值绿色环 保建材，市场需求广泛，同时还消耗大量固体废弃物( 例如：铁尾矿、粉煤灰、聚苯乙 烯等) ，解决了环保问题。可见，利用铁尾矿生产烧结泡沫材料具有广阔的应用前景和 巨大的社会效益。下面根据实验结果，以常温聚合发泡法制备烧结泡沫材料为例进行投 资效益分析( 注：本部分数据仅供参考) 。 表5 1 主要设备投资 t a b 5 1m a i ni n v e s t m e n to f e q u i p m e n t s 大连理工大学硕士学位论文 设计建设一条年产1 5 万立方米的烧结泡沫材料生产线，需要固定资产投资，主要 包括厂房建设费用、电气与自动控制工程、产品生产设备及性能检测设备等的购置费。 详细项目所需费用见表5 1 。 按照年产1 5 万立方米平均表观密度为6 0 0 k g m