《节能环保型尾矿混凝土自保温墙体砌块技术研发》

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该成果所属技术领域为建筑学、硅酸盐矿物学、资源环境学。尾矿是中国产出量最大、堆存量最多的固体废弃物,造成严重的环境问题和巨大的安全隐患,尾矿综合利用率不到14%,综合利用率低、利用量小成为尾矿综合利用必须解决的最根本问题。同时,中国还面临着资源能源短缺的问题,作为能耗占社会总能耗的30%左右的建筑业的节能问题,受到广泛关注,如何提高建筑墙体节能是实现建筑节能的关键环节之一。针对尾矿固体废弃物应用于建筑节能难题,历经5年重点攻关和技术集成,建立了尾矿微粉活性化关键技术并在水泥和混凝土中推广应用,研发出了节能50%以上的尾矿混凝土自保温墙体砌块。该成果经不同的专家组评审,一致认为“总体达到国内领先水平。”主要创新点如下:在铅锌铁尾矿微粉活性化、选矿废石生产混凝土骨料工艺方面实现新突破。采用铁矿或铅锌矿的尾矿,使用30-50wt.%的水泥熟料或10-20wt.%的熟石膏作为助磨剂,经过高频振动、研磨后制备活化尾矿微粉,其比表面积大于400m2/kg,对其活化处理制备活性化尾矿微粉,对其活性指数、耐久性等指标进行全面检测,均符合相关标准。采用适当的方法使用选矿废石生产混凝土骨料,产品可达到II类指标要求。多渠道拓展了活性化尾矿微粉及选矿废石破碎骨料在全产业链中的应用。以尾矿资源综合利用与水泥、混凝土、砂浆产业有机链接为路径,以尾矿专用成套装备为重点,以尾矿微粉专用矿物功能性材料和尾矿微粉专用活化系统为核心,研发出了基于碱激发的尾矿微粉绿色水泥、尾矿微粉自保温混凝土、尾矿微粉自保温砂浆等新产品并推广应用,引领并推动尾矿资源综合利用产业化、规模化。进行了多排孔砌块的孔型布局优化。对390mm×190mm×190mm砌块取4种三排孔、对390mm×240mm×190mm砌块取三排孔或四排孔的孔型布局进行研究,开孔率分别为29.4%、24.6%、30.2%、31.6%、45.7%、31.6%和33.3%,通过数值分析和试验测试,选出了合适的孔型布局方案。研发了具有自主知识产权的装饰一体化自保温再生混凝土砌块和节能环保型多排孔自保温全再生混凝土砌块,实现了尾矿和选矿废石或废旧混凝土的资源化利用,降低了砌块的导热系数,实现了墙体节能50%甚至65%以上的节能目标,提高了建筑墙体的节能水平。

成果经推广应用,获得经济效益3526.84万元,年消纳尾矿和废石35~45万吨,尾矿微粉的活性超过80%,可广泛应用于水泥、砂浆和混凝土中;尾矿自保温混凝土的28d强度19MPa,导热系数0.43W/(m·K);尾矿混凝土自保温砌块的标号超过MU5.0,采取适当措施,砌块墙体能达到50%甚至65%以上的节能标准。形成企业和地方标准1部,授权专利21项,发表论文14篇(EI2篇),培养博硕士研究生4名,引进教授3名和博士1名,晋升高级职称2名。

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