銅尾礦在建筑陶瓷墻地磚生產中的應用

王保寶 李玉文

摘 要：銅尾礦又稱銅尾砂，是銅礦石經粉碎、精選后剩下的細粉沙粒，因主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等，且富含多種微量元素，適用于建筑陶瓷生產。本文介紹了利用銅尾礦生產建筑陶瓷墻地磚的生產實踐和注意事項，為銅尾礦的綜合利用提供參考。

關鍵詞：銅尾礦；資源綜合利用；生產應用；工藝方案

1應用背景

銅尾礦又稱銅尾砂，是銅礦石經粉碎、精選后剩下的細粉沙粒。我國年銅尾礦產出量達3億噸以上，并有數十億噸的堆存，環境負荷不斷增大。目前銅尾礦主要采用尾礦庫堆存，只在井下充填、有價資源回收和建材領域制備多孔陶瓷材料、水泥混合材等方面取得一些進展，但利用總量遠遠趕不上排放速度。

山西中條山集團作為我國重要的銅生產基地之一、華北地區最大的銅聯合企業，光是銅礦峪礦年產銅尾礦就達900萬噸。因缺乏利用途徑，尾礦只能排放到尾礦庫，積存已達一億余噸。中條山集團于2013年開始聯合國內知名科研機構、專業院校進行了銅尾礦制陶項目研究，項目經小試、中試，建成了一條日產2.6萬平米全拋釉地磚、一條日產3.5萬平米內墻磚生產線，實現了銅尾礦綜合利用制備建筑陶瓷產業化。

2? 銅尾礦性質

2.1銅尾礦中的多種微量元素

銅尾礦中含有多種微量元素，主要化學成分如表1。

從表1中可以看出銅尾礦主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等，比較符合建筑陶瓷生產需要，且微量元素眾多，易于燒成。

2.2銅尾礦的主要礦物組成

2.3銅尾礦光譜分析結果

尾礦樣的XRD衍射圖譜見圖1。從圖中可以看出，銅尾礦主要由絹云母、綠泥石、石英、長石、方解石及少量磁鐵礦等礦物組成。根據礦物衍射分析及成分分析，尾礦礦物成分適合作為陶瓷原料中的長石類和石英類原料。

3? 應用工藝方案

3.1尾礦的輸送及濃密

中條山集團尾礦采用濕排工藝，約20%濃度的尾礦漿用溜槽導流至尾礦庫后，按照安全規范多點放礦排放堆存。因直接使用存在水分過高問題，工藝設計從溜槽截流用加壓泵輸送到廠區安裝的濃密機，通過濃密機將尾礦漿濃密至50%～55%濃度，用計量泵計量入連續式球磨機制漿。但在實際應用中，濃密機效果達不到工藝穩定要求，且故障率高，配方波動較大。雖然采用了大儲量漿池進行攪拌均化，效果仍不夠理想。為徹底解決問題，陶瓷公司建設了兩個大沉淀池，將尾礦漿沉淀、晾曬后，通過鏈板式喂料機準確計量喂料，解決了質量波動困擾。但此辦法效率較低、成本偏高。

3.2燒成

中條山陶瓷公司兩條生產線均采用寬體窯爐燒成，窯爐較長。銅尾礦中鐵、鈣、堿含量及微量元素較高，整體呈現低溫特性，瓷磚坯體出現液相、軟化時間較早，為保障磚型，必須對窯爐燒成曲線進行相應調整。一是整體下調燒成溫度；二是根據窯爐內磚體變化，適當調低中溫段溫度；三是縮短低溫區長度，適當延長中溫氧化時間；四是降低瓷磚吸水率控制指標，地磚按照“雙零低吸”進行控制。

4? ?應用效果及注意事項

4.1效果

經過不斷摸索，銅尾礦的摻加量提高到30%，大幅節約了生產原料成本。

窯爐整體溫度相比同類企業低15～20℃，大大節約了能耗。

地磚產品全部實現了“雙零低吸”，提高了產品競爭力。

實現了“低溫快燒”，更利于產量提高。

4.2注意事項

工藝設計方案中對尾礦處理環節至關重要，需要高度關注。建議盡量采用壓濾機等干燥后，用計量稱準確計量使用更為有利。

要對窯爐燒成曲線進行不斷摸索，保障磚型穩定合格。

因為銅尾礦中鐵含量高，坯體偏黑。除了可以從產品的吸水率等內在指標彌補，也可以選擇生產仿古磚、地鋪石等對坯體白度要求不高的產品。

如果對采用高梯度的除鐵設備對銅尾礦適當除鐵，應用范圍和效果可以更好。

5? ?結語

銅尾礦具有儲量豐富、低價易得優勢，且富含多種微量元素，具有極高的利用價值。目前研究主要仍集中在井下填埋、提取有價元素、用于水泥、陶瓷等領域，利用率較低。近年來國內外研究人員通過不斷試驗，在發泡陶瓷生產、尾礦制砂、預拌混凝土，甚至超高性能混凝土UHPC應用方面取得較大突破，相信在不久的將來，銅尾礦將不斷擴大應用領域，提升附加值，真正實現“變廢為寶”。