鐵尾礦的機械力化學活化及制備高強結構材料

張發(fā)海

（江蘇安全技術職業(yè)學院，江蘇 徐州221011）

注重鐵尾礦的機械力化學活化及制備高強結構材料的深入探討，有利于保持鐵尾礦良好的活性，確保高強結構材料實踐應用中能夠達到預期效果，進而促進我國經(jīng)濟社會發(fā)展。因此，需要根據(jù)實際情況，了解鐵尾礦自身的性質，進而在其活性增強的過程中引入機械化學活化方法，確保其在實踐應用中反應活性的效果良好性。在此基礎上，加強基于鐵尾礦為主要原料的高強結構材料分析，以便提升鐵尾礦的潛在應用價值。

1 加強鐵尾礦機械力化學活化及制備高強結構研究的必要性分析

我國經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快及選礦技術水平的日益提升，使得鐵尾礦的產量逐漸增加。實踐過程中因鐵尾礦堆存量的增多，使得其對周圍的生態(tài)環(huán)境質量造成了不利的影響，會引發(fā)較為嚴重的污染問題。針對這種情況，為了實現(xiàn)對鐵尾礦的高效利用，確保尾礦作為二次能源的應用效果良好性，并提高其發(fā)展過程中的市場競爭力，應充分地考慮鐵尾礦活性較低的特性。因此，需要加強機械力化學活化方式使用，使得鐵尾礦在作為膠凝材料大摻量使用中能夠達到預期效果，并實現(xiàn)尾礦作為二次資源的有效使用。

在建筑領域發(fā)展中，為了確保建筑物有著良好的安全性能，應加強高強結構材料使用。在此期間，合理運用鐵尾礦中提取到的金屬與非金屬元素，并注重高強結構材料制備中鐵尾礦的應用分析，有利于得到性能可靠的建筑材料，給予建筑物結構穩(wěn)定性增強必要的支持。

2 實踐過程中的實驗分析

2.1 鐵尾礦的性質

在鐵尾礦機械力化學活化及高強結構材料制備研究中，需要了解其性質。具體包括：

（1）鐵尾礦礦物組成成分較多，像角閃石、石英等，隸屬于這種礦物的組成部分范疇。使勁過程中若鐵尾礦中的二氧化硅以非活性硅的石英形式存在，則可將其視為高硅型鐵尾礦；

（2）鐵尾礦大多以磁鐵礦形式存在，且其中所包含的部分金屬若存在形式為氧化物，則這些金屬的穩(wěn)定性較強。某地區(qū)鐵礦物部分成分的質量分數(shù)如表1所示。

表1 某地區(qū)鐵礦物部分成分（質量分數(shù)/%）

2.2 實踐中的實驗方法

實驗中為了獲取到所需的鐵尾礦，需要在0.08 mm方孔篩的作用下進行篩分處理，將得到的鐵尾礦視為骨料，滿足實驗需求。操作過程中開展鐵尾礦粒度分析工作時，應對其-0.08mm的粒級尾礦進行分析考慮，且在球磨機的支持下進行磨料處理。在此期間，為了實機械力化學效應對鐵尾礦活性影響的深入分析，應加強電子顯微鏡使用，并在紅外光譜與X射線的共同支持下，分析鐵尾礦為主要原料的水泥混合材反應活性。同時，在實現(xiàn)鐵尾礦作用下高強結構材料制備的過程中，應充分考慮活性粉末混凝土原理，確保整個實驗工作開展有效性。

3 實踐中實驗結果分析

3.1 粉磨時間不同時的鐵尾礦粒度分布及電子顯微鏡分析

在進行粉磨時間不同時的鐵尾礦粒度分布分析時，需要在信息技術與計算機網(wǎng)絡的支持下，獲取相應的鐵尾礦粒度分布圖（如圖1所示），進而可得到：

圖1 粉磨時間不同時的鐵尾礦粒度分布圖

（1）方孔篩的作用下對鐵尾礦進行篩分處理時，由于其中大于0.08 mm的鐵尾礦顆粒被篩選出來，使得+0.08 mm的鐵尾礦粒級小于-0.08 mm鐵尾礦中的部分顆粒[1]；

（2）由于鐵尾礦中的各成分復雜，且其中硬度較高的成分為石英，使得不同粉磨時間處理下的鐵尾礦物料分布存在一定的差異性。相對而言，經(jīng)過40 min粉磨時間處理后的鐵尾礦，其顆粒尺寸下降明顯。此時，若繼續(xù)延長粉磨時間，將會得到顆粒粒度為15μm的鐵尾礦，且此時所花費的粉磨時間達到了80min，鐵尾礦顆粒的弱鍵發(fā)生了斷裂。當對鐵尾礦顆粒繼續(xù)進行粉磨處理時，受到高能鍵存在的影響，使得其粉磨效果并不明顯；

（3）在電子顯微鏡的作用下對經(jīng)過粉磨處理后的鐵尾礦顆粒進行觀察分析，能夠觀察到數(shù)量較多的亞微米及納米級鐵尾礦顆粒，且這些顆粒表面趨于球形。

3.2 粉磨時間不同時對鐵尾礦的X射線衍射分析

實驗人員在鐵尾礦的機械力化學活化分析中，需要結合實際情況，在計算機網(wǎng)絡與信息技術的配合作用下，得到鐵尾礦的X射線衍射譜圖，進而了解粉磨時間不同時該譜圖的變化情況。具體表現(xiàn)為[2]：

（1）隨著粉磨時間的延長，鐵尾礦中不同礦物成分的衍射峰值會下降，主要在于：機械化學效應下鐵尾礦中的原子間距發(fā)生了一定的變化，使得與之相關的晶格能量增加；

（2）由于不同的粉磨時間對鐵尾礦產生的作用有所差別，使得機械力化學作用下的鐵尾礦晶格系數(shù)發(fā)生變化，最終出現(xiàn)了無序結構；

（3）隨著X射線衍射峰強度的加深，使得鐵尾礦既有的晶體有序結構被破壞，從而加深了其無定形程度。

3.3 粉磨時間不同時對鐵尾礦紅外光譜及強度的分析

在計算機網(wǎng)絡與信息技術的支持下，獲取有關鐵尾礦的紅外光譜圖，進而考慮鐵尾礦顆粒不同粉磨時間作用下對其紅外光譜圖所造成的影響。具體表現(xiàn)為：

（1）在鐵尾礦所有礦物成分中，隨著粉磨時間的延長，鐵尾礦中的石英譜帶將會成為最強吸收區(qū)，即機械力化學效應下鐵尾礦的活化程度加深；

（2）粉磨時間的不同，會導致鐵尾礦中Si-O化學鍵出現(xiàn)斷裂與重組現(xiàn)象，進而使其顆粒細化，實現(xiàn)鐵尾礦的活化處理。

實際操作中通過對鐵尾礦顆粒粉磨時間的合理設置，考慮其用作水泥混合料的強度大小，以便提高鐵尾礦的利用效率。在此期間，需要制備鐵尾礦為主要原料的膠砂試塊，對不同粉磨時間下的膠砂試塊強度進行分析[3]。實踐中應加強粉磨時間控制，以便使鐵尾礦為主要原料的相關材料有著良好的抗壓強度。同時，應落實好這類材料實踐應用中的養(yǎng)護管理工作，使得鐵尾礦為原料的材料強度得以不斷提高。

4 結束語

綜上所述，在改善鐵尾礦活性的過程中，機械力化學作用的充分發(fā)揮，能夠達到鐵尾礦反應活性增強的目的，豐富其活化處理方法。因此，未來有關鐵尾礦研究工作落實的過程中，應根據(jù)其活化要求，給予與之相關的機械力化學效應足夠的重視，從而為鐵尾礦的有效使用提供保障。與此同時，在制備高強結構材料的過程中，應充分地考慮鐵尾礦的實際作用，從而為這類材料的有效制備提供參考依據(jù)，并使高強結構材料在長期的實踐過程中所需的制備方式得以不斷優(yōu)化。

[1]張衛(wèi)衛(wèi).利用鐵尾礦制備免燒磚的工藝與機理研究[D].北京：中國地質大學，2015.

[2]黃勇剛.我國鐵尾礦資源的利用現(xiàn)狀及展望[J].資源與產業(yè)，2013（03）：654-655.

[3]吳 輝，李 媛.鐵尾礦加氣混凝土的制備和性能[J].材料研究學報，2013（02）：224-225.

[4]施慶安，郁志忠.鐵尾礦的處理及其資源化利用[J].粉煤灰綜合利用，2012（06）：96-97.