李春，王恩峰，崔乐，崔孝炜，狄燕青，周春生

（1.商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西商洛 726000；2.商洛学院陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛 726000）

掺杂商洛钼尾矿制备免烧砖的研究

李春1，2，王恩峰1，崔乐2，崔孝炜1，2，狄燕青1，2，周春生1，2

（1.商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西商洛 726000；2.商洛学院陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛 726000）

以商洛钼尾矿为试验矿样、以水泥为胶凝材料进行制作尾矿砖的研究。通过水泥、钼尾矿和减水剂的混合，经搅拌、振动后制备免烧砖，研究钼尾矿添加量对免烧砖性能的影响，并分析尾矿对免烧砖性能影响的机理。结果表明：随着钼尾矿添加量的增大，免烧砖的力学性能下降，当钼尾矿添加量在80%以下时，所制得的免烧砖抗折和抗压强度均在3.86、11.65 MPa以上。不同尾矿添加量所制备免烧砖的密度均在2.3 g/cm3左右。随着养护时间的延长，免烧砖的力学性能提高，养护7 d时，其强度达到了28 d强度的80%以上。

钼尾矿；免烧砖；抗压强度；抗折强度

随着国民经济的飞速发展，国家对土地和自然资源的保护及节能减排越来越重视，生产免烧砖等新型墙体材料得到很大的重视。20世纪80年代初期，我国开始免烧砖的研究，近年来，工业废渣免烧砖在我国发展很快，已成为重要的新型墙体材料之一。李爱民利用工业废渣生产免烧免蒸砖的技术获得专利[1]；尹洪峰、何挺树等[2-5]利用铁尾矿研究了铁尾矿免烧砖的制备工艺，已取得了较大的进展；国内另一些学者专家也试图采用其它一些工业废弃物制备免烧砖，均取得不同程度的成绩[6-8]。然而，到目前为止，关于采用钼尾矿制备免烧砖的研究几乎未见报道。因此，为了降低由于尾矿堆积所带来的危害，本项目以商洛市丰富的尾矿资源为基础，将商洛市大量堆存的钼尾矿添加到水泥中制备低水泥量、高性能免烧砖。旨在充分利用尾矿资源，使其变废为宝。

1 实验

1.1 原材料

钼尾矿：来自商洛市洛南县九龙矿业公司，其主要矿物成分为石英，还含有少量的正长石、金云母、黄铁矿、金红石、滑石、闪石和方解石等，其化学成分见表1。

表1 钼尾矿的主要化学成分%

水泥：秦岭P·Q32.5R水泥，由商洛市某水泥厂提供，化学成分见表2。

表2 水泥的主要化学成分%

减水剂：以羧酸类接枝聚合物为主体的PC减水剂，减水率高于20%，掺量占胶凝材料质量的0.4%。

水：自来水。

1.2 试样制备及性能测试

首先进行配料，钼尾矿按占总固体粉料质量的50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%进行计量，将计量好的钼尾矿、水泥进行混合，并用水泥胶砂搅拌机干混2 min，再加入适量的水湿混2 min，然后加入减水剂，混合均匀。将混合均匀的原料倒入规格为160 mm×40 mm×40 mm的不锈钢模具中成型，成型后在温度为（20±1）℃，湿度不低于90%的标准养护箱中养护，1 d后拆模，然后将试块在养护箱中继续养护。养护时间达到3 d、7 d和28 d后用万能试验机和抗折试验机测其抗压强度和抗折强度。

2 实验结果及分析

2.1 钼尾矿添加量对免烧砖抗折强度的影响

图1为尾矿添加量对免烧砖抗折强度的影响，图2为不同养护时间下免烧砖抗折强度的增量。

图1 尾矿添加量对免烧砖抗折强度的影响

图2 不同养护时间下免烧砖抗折强度的增量

从图1可以看出，随着钼尾矿添加量的增加，免烧砖的抗折强度总体呈现下降趋势。从图2可以看出，随着养护时间的延长，抗折强度随之提高，而且随着钼尾矿添加量的增多，免烧砖抗折强度提高的趋势增大。3 d与7 d抗折强度差值比7 d与28 d抗折强度差值大得多，当养护时间达到7 d时，不同钼尾矿添加量所制得的免烧砖的抗折强度均达到28 d抗折强度的90%以上。

2.2 钼尾矿添加量对免烧砖抗压强度的影响

图3为尾矿添加量对免烧砖抗压强度的影响，图4为不同养护时间下免烧砖抗压强度的增量。

图3 尾矿添加量对免烧砖抗压强度的影响

图4 不同养护时间下免烧砖抗压强度的增量

从图3可以看出，随着钼尾矿添加量的增加，免烧砖的抗压强度总体呈现下降趋势。从图4可以看出，随着钼尾矿添加量的增加，抗压强度的提高比率增大。3 d与7 d抗压强度差值比7 d与28 d抗压强度差值大得多，当养护时间达到7 d时，不同钼尾矿添加量下所制得的免烧砖抗压强度均达到28d抗压强度的80%以上。

通过以上分析，仅从免烧砖的力学性能考虑，当钼尾矿添加量为50%时，可制得满足MU30标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为50%～60%时，可制得满足MU25标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为60%～70%时，可制得满足MU20标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为70%～75%时，可制得满足MU15标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为75%～80%时，可制得满足MU10标准的免烧砖。

2.3 钼尾矿添加量对免烧砖密度的影响

将所制得的免烧砖养护28 d，经烘干并打磨后，采用电子秤和游标卡尺测量并计算其密度，结果如表3所示。

表3 尾矿添加量对免烧砖密度的影响

从表3可以看出，随着钼尾矿添加量的增加，免烧砖的密度总体呈现先上升后下降趋势。从总体来看，各个免烧砖的密度相差不是很大，基本都在0.05～0.25 g/cm3。60%尾矿掺量的免烧砖密度最大，但从免烧砖质量要轻一些来看，65%尾矿掺量的免烧砖密度还能满足性能要求。

2.4 尾矿免烧砖的强化机理

（1）物理机械作用

生产免烧砖时，利用水泥胶砂搅拌机使试样物料完全混匀，使试样内部颗粒间接触紧密，依靠颗粒的分子间范德华力产生了粘结性，使得试样的密度增大，这有利于添加剂对试样物料活性的激发和物料之间的反应，保证了试样颗粒间的物理化学作用能够高效进行，这为免烧砖在砖坯振动成型过程中获得初期强度起到了重要作用。

（2）水化反应

免烧砖的早期强度主要由胶凝材料（如水泥等）的水化产物提供，免烧砖试样的物料（如尾矿渣、煤矸石、煤渣等）中，都含有大量活性氧化铝和活性氧化硅等，其在添加剂的作用下与Ca（OH）2发生水化反应，生成了水化硅酸钙、水化铝酸钙等。在反应过程中，形成的CSH和CAH将尾矿颗粒包裹起来，形成骨架结构，从而使得免烧砖获得一定的力学性能。然而，当尾矿添加量过多时，在制备免烧砖过程中的胶凝材料减少，使得形成的骨架结构也相应降低，从而使得免烧砖的力学性能降低。在养护过程中，上述反应连续进行，养护时间越长，其反应越充分，因此，随着养护时间的延长，其力学性能增大。

3 结论

（1）随着钼尾矿添加量的增大，免烧砖的力学性能下降，当钼尾矿添加量为50%时，可制得满足MU30标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为50%～60%时，可制得满足MU25标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为60%～70%时，可制得满足MU20标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为70%～75%时，可制得满足MU15标准的免烧砖；当钼尾矿添加量为75%～80%时，可制得满足MU10标准的免烧砖。当钼尾矿添加量在80%以下时，所制得的免烧砖抗折和抗压强度均在3.86、11.65 MPa以上。

（2）随着养护时间的延长，其免烧砖的力学性能提高，养护7 d时，其强度达到28 d强度的80%以上。

（3）免烧砖制备过程中发生水化反应，形成的CSH和CAH将尾矿颗粒包裹起来，形成骨架结构，从而使得免烧砖获得一定的力学性能。

[1]焦占东.刑用工业废渣生产新型墙材工艺研究[J].世界有色金属，1999（10）：9-11.

[2]尹洪峰，夏丽红，任耘，等.利用邯邢铁矿尾矿制备建筑用砖的研究[J].金属矿山，2006（2）：79-81.

[3]呼伟，尹洪峰，史绪波，等.不同基质结合镁碳砖对炉渣的抗侵蚀性研究[J].硅酸盐通报，2011，30（1）：200-209.

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[7]徐子芳，张明旭，李金华.用污泥建筑垃圾研制免烧砖的实验研究[J].非金属矿，2011，34（5）：11-14.

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Preparation of unfired brick by molybdenum tailings of Shangluo

LI Chun1，2，WANG Enfeng1，CUI Le2，CUI Xiaowei1，2，DI Yanqing1，2，ZHOU Chunsheng1，2
（1.Department of Chemistry and Chemical Engineering，Shangluo University，Shangluo 726000，China；2.Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources，Shangluo University，Shangluo 726000，China）

Using molybdenum tailings in Shangluo as a core sample and the cement as gelled material，the unfired brick is prepared by mixing molybdenum tailings,cement and accelerating admixture，and then stirring and vibration.The effects of molybdenum tailings content，the mechanism of molybdenum tailings to the unfired brick were analyzed.Results show that with the addition of molybdenum tailings increased，the mechanical properties of the unfired brick was decreased.When the addition of molybdenum tailings is below 80%，the flexural strength and comprehensive strength of prepared unfired brick are respectively 3.86，11.65 MPa.When the unfired bricks are prepared at different addition of molybdenum tailings，the density of brick is 2.3 g/cm3.With curving time prolonging，the mechanical properties of unfired brick is increased.When the curving time is 7 d，its mechanical properties attains to 80%of 28 d strength.

molybdenum tailings，unfired brick，compressive strength，flexural strength

TU522.1

A

1001-702X（2016）07-0090-03

陕西省科技统筹创新工程计划（地方重大专项）（2012KTDZ02-02-01）；陕西省自然科学基础研究项目（2014JM2055）；陕西省大学生创新创业训练计划项目（2247）；陕西省尾矿资源综合利用重点实验室开放基金资助项目（2014SKY-WK013）

2015-10-19；

2016-03-01

李春，男，1986年生，陕西商州人，硕士，讲师，主要从事尾矿资源综合利用方面的研究工作。