尾礦是選礦過程中的附屬產(chǎn)物。隨著礦產(chǎn)資源種類、數(shù)量和使用范圍越來越廣，尾礦產(chǎn)生量和種類也逐年增加。近年來，我國年產(chǎn)生各類尾礦 10 億 ｔ 以上的，2018 年全國一般工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量 32億 t，綜合利用率為 45.9％，其中尾礦為8.8 億 ｔ，但綜合利用率僅為27.4％（圖 1）。與粉煤灰 75.7％、爐渣 88.7％相比，是綜合利用率極低的一種大宗工業(yè)固體廢棄物，因此尾礦資源綜合利用率的大幅提升迫在眉睫。
尾礦的利用價(jià)值極具復(fù)雜性，能將規(guī)模效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)得到良好展示的最好途徑是建材領(lǐng)域，尤其是新型建材和利廢新材料�！豆I(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016—2020 年）》《促進(jìn)綠色建材生產(chǎn)和應(yīng)用行動(dòng)方案》等文件明確支持利用尾礦等廢棄物生產(chǎn)建材，進(jìn)一步促進(jìn)尾礦綜合利用率的提高。
尾礦資源化建材利用途徑研究現(xiàn)狀
尾礦的資源特征與傳統(tǒng)建材所用原材料要求基本相近，以硅、鋁、鈣和鎂氧化物為主，少量堿金屬、鐵、硫氧化物等的化學(xué)組成，可以整體利用生產(chǎn)建筑材料。目前尾礦資源化建材利用方面主要有水泥、墻體材料、混凝土、微晶玻璃、建筑陶瓷等，是尾礦減量化、規(guī)模化消納的主要途徑。
１ 尾礦資源化水泥研究
尾礦資源化水泥方面用途如下：1） 替代部分原料生產(chǎn)熟料；2）由于具有較高的表面能和反應(yīng)活性，作為混合材生產(chǎn)水泥。
許寧源、劉志勝等研究摻加銅礦尾礦替代砂巖燒制水泥熟料，當(dāng)煅燒溫度較高時(shí)，銅礦尾礦熟料更易燒成，易燒性更強(qiáng)。國內(nèi)大多數(shù)研究表明，以尾礦為原料，生料易燒性能較好，熟料的礦物組成和晶型形成良好，質(zhì)量和強(qiáng)度得到提高。
吳長亮等研究了采用煅燒處理的礬土尾礦渣作水泥混合材，發(fā)現(xiàn)水泥的凝結(jié)時(shí)間縮短，強(qiáng)度明顯提高。宋安康等研究發(fā)現(xiàn)，高嶺石型硫鐵礦尾礦煅燒、粉磨到一定粒度后具有很高的火山灰活性，活性指數(shù)高達(dá)120％。趙新軍等針對尾礦渣作為混合材進(jìn)行研究，結(jié)果表明，尾礦渣作為水泥混合材其化學(xué)成分、活性試驗(yàn)結(jié)果滿足混合材要求，28ｄ 抗壓強(qiáng)度比達(dá)到 67％~68％，中試結(jié)果達(dá)到相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
研究表明，添加尾礦可以改善水泥生料的易燒性，利于水泥熟料礦物的形成，尤其是經(jīng) 800℃ 左右高溫煅燒后的尾礦，易燒性更強(qiáng)；作為混合材使用時(shí)活性指數(shù)明顯提高，因此尾礦資源化水泥是可行的。隨著尾礦制備水泥工藝技術(shù)日臻成熟，在不改變正常生產(chǎn)工藝情況下，尾礦摻加量為10％~40％，可生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
２ 尾礦資源化墻體材料研究
墻體材料原料以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主。邊華英等利用膨脹珍珠巖尾礦等為主要原料生產(chǎn)具有裝飾、保溫、承重一體化特點(diǎn)的清水墻磚，抗壓強(qiáng)度均在40 MPa 以上。趙威、徐珊等 采用尾礦制備高性能透水磚，尾礦摻量為30％~70％，抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)到 45.3MPa，透水系數(shù)高達(dá) 0.0771cm/ s，即使尾礦摻量 70％，也可以達(dá)到抗壓強(qiáng)度 12.0 MPa、透水系數(shù) 1.0×10-２cm/ｓ。
張丹萍、朱興月、李玲等 以尾礦為主要原料，尾礦摻量最高可達(dá)到 80％，制取的蒸壓灰砂磚抗壓強(qiáng)度達(dá)到 ＭＵ20以上。曾興華、白魁等 采用尾礦制備蒸壓加氣混凝土砌塊，尾礦 SiO2 含量較低時(shí)需要摻配天然砂，尾礦磨細(xì)加工后活性指數(shù)明顯提高，實(shí)驗(yàn)室按照實(shí)際蒸養(yǎng)制度養(yǎng)護(hù)，制品的抗壓強(qiáng)度達(dá)到 3.67 MPa 以 上， 密 度615 Kg/ｍ3， 滿 足GB11968—2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》 A3.5、Ｂ06 級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。
李楊等采用黃金尾礦：膨潤土 ＝ 7:3、煤粉含量 3％，預(yù)熱溫度 400 ℃ ，預(yù)熱時(shí)間 30 min，焙燒溫度 1100 ℃ ，焙燒時(shí)間 50min，制備出輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒，其堆積密度為 803kg/ｍ3，表觀密度為 1795kg/ｍ3，吸水率 為0.24％， 顆粒強(qiáng)度為16.59MPa。張叢香等采用水泥摻量 30％、粉煤灰 20％、鐵尾礦 50％、減水劑0.8％、膨脹劑6％、玻璃纖維0.2％ （體積摻量）的配合比，制備出導(dǎo)熱系數(shù) 0.14 Ｗ/(ｍ·Ｋ)、吸水率14％的鐵尾礦輕質(zhì)保溫墻板材。西安墻體材料研究設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)的陜西凝遠(yuǎn)蒸壓加氣混凝土制品項(xiàng)目，摻加石英尾礦生產(chǎn)蒸壓加氣混凝土砌塊和板材，已經(jīng)建成并成功生產(chǎn)應(yīng)用。
３ 尾礦資源化綠色高性能混凝土研究
張鴻儒等采用鐵尾礦粉取代石英粉配制超高性能混凝土，結(jié)果表明，混凝土力學(xué)性能基本不變，蒸壓養(yǎng)護(hù)下還可顯著激發(fā)鐵尾礦粉的活動(dòng)性，水泥水化程度更高。王修貴等以釩鈦磁鐵礦尾礦為主要原料，尾礦摻量 60％，混凝土制品 28d抗壓強(qiáng)度高達(dá)90.2 MPa，滿足 CECS104—99《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》C50~C80 要求。馬賽等基于顆粒緊密堆積理論，采用修正的安德森安德烈森模型制備鉛鋅尾礦基生態(tài)型超高性能混凝土，結(jié)果表明，鉛鋅尾礦的摻入會降低UHPC的工作性能和早期強(qiáng)度，但摻加尾礦的超高性能混凝土后期強(qiáng)度與基準(zhǔn)組持平，使用40％鉛鋅尾礦取代水泥制備能夠制備出 28d強(qiáng)度超過 130MPa 的自密實(shí)超高性能混凝土。
結(jié)果表明，尾礦可以取代混凝土中的骨料，或者替代水泥等膠凝材料，在摻量或取代率適宜的情況下，尾礦混凝土各項(xiàng)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
４ 尾礦資源化微晶玻璃研究
閆欣、雷巖等利用鐵尾礦為主要原料，添加一定量的鋁釩類原料，TiO2 為晶核劑，制備出堇青石微晶玻璃，尾礦利用率可達(dá)到 70％以上。
陳維鉛、曹耀華等 以金尾礦為主要原料，采用高溫熔融法制備微晶玻璃， 核化溫度為800~900 ℃ ，晶化溫度為950～1000℃ ，制備出的微晶玻璃制品性能較好，尾礦利用率高達(dá) 60％。廖力摻加40％銅尾礦，采用燒結(jié)法制備 CaO⁃MgO⁃Al2O3⁃SiO2四元系微晶玻璃，制品主晶相為透輝石、輝石和少量赤鐵礦，經(jīng)檢測其主要技術(shù)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
部分學(xué)者采用稀土尾礦、花崗巖尾礦、高嶺土尾礦、溫石棉尾礦、鉭鈮尾礦等進(jìn)行尾礦微晶玻璃生產(chǎn)可行性研究，所制成的微晶玻璃性能基本滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
５ 尾礦資源化建筑陶瓷研究
溫曉慶等以鐵尾礦、金尾礦和螢石尾礦為主要原料采用干法制備發(fā)泡陶瓷，結(jié)果表明，綜合尾礦摻量 60 Wt%，發(fā)泡劑摻量為 1.0 Wt%~4.0 Wt%，燒結(jié)出密度為 280~410Kg/ｍ3、抗壓強(qiáng)度為 3.2~10.5ＭＰａ、導(dǎo)熱系數(shù)為 0.08～1.25Ｗ/ (ｍ·Ｋ）的發(fā)泡陶瓷。LiU等采用粉末冶金技術(shù)，以鉛鋅尾礦、赤泥、硅砂/粉煤灰為主要原料，硼酸鈉為助熔劑，制備出具有多孔、低導(dǎo)熱率、隔熱效果好等優(yōu)點(diǎn)的多孔發(fā)泡陶瓷材料，體積密度、孔隙率分別為 0.67g/cｍ3、69.2 ％，抗壓強(qiáng)度在 7 MPa 以上，彎曲強(qiáng)度超過 ６ MPa；以鉛鋅尾礦、粉煤灰為主要原料（不摻加任何發(fā)泡劑和助熔劑），1200 ℃ 燒結(jié) 2ｈ 后制備出無機(jī)多孔陶瓷，彎曲強(qiáng)度高達(dá)11.9 MPa。
王秀蘭等以鉬尾礦為主要原料，輔以適量的黏土與石英，鉬尾礦摻量為 60％，壓制成型，經(jīng)燒成溫度1165℃ 、保溫時(shí)間 120min，制備出抗折強(qiáng)度46.85 MPa、吸水率 0.43％、體積密度 2.23 g/cｍ3 的高性能建筑陶瓷磚。
張國濤等以銅尾礦為主要原料（85％），SiC微粉 0.25％，燒成溫度1170 ℃保溫 40 min，試制出輕質(zhì)高強(qiáng)發(fā)泡陶瓷墻板，經(jīng)規(guī)模化生產(chǎn)中試，產(chǎn)品密度為437.52 Kg/ｍ3，抗壓強(qiáng)度為 9.77 MPa，外觀孔徑為0.5～1.5ｍｍ。
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