唐山位于冀东铁矿基地。据调查，该地区铁矿石储量近60亿吨，而地方矿山的铁矿石储量为10亿吨。

目前唐山地区铁尾矿累计堆积已达2亿多吨，其特点是尾矿量大，硅含量高，一般无伴生元素。鉴于这一特点，加强铁尾矿在建筑材料中的综合利用，不仅可以减少尾矿的堆存，节约筑坝和防洪的工程费用，改善矿区环境，充分利用国家资源，而且为建筑材料的原料开辟了一条新的途径。对中国矿业的可持续发展具有深远的意义。同时，对唐山铁矿企业多元化发展，提高企业经济效益，改善唐山生态环境具有重要意义。

一、铁尾矿特性及利用可行性

(一)铁尾矿的性质

唐山地区铁矿多属前震旦纪鞍山式沉积变质铁矿，上部贫赤铁矿，下部贫磁铁矿。脉状矿物包括应时、绿泥石、透闪石等。铁矿尾矿化学成分为65% ~ 75% SiO2，8% ~ 14% TFE，属于高硅高铁尾矿，一般不含伴生元素。主要成分为应时，少量角闪石、绿泥石、黑云母、方解石和白云石等。一般都是粉碎分级。颗粒细小，级配良好，部分由于经过一定程度的煅烧或化学处理，具有一定的化学活性。根据相关资料，建筑产品对原材料的化学成分要求为:SiO2 > 65%，Al2O3 > 15%，Fe2O3 < 15%，MgO < 5%，Na2O < 2%，K2O < 2.5%，SO2 < 4%。唐山地区大中型选矿厂铁尾矿的化学成分见表1。

表1铁尾矿的化学成分(%)

从表L可以看出，唐山地区的铁尾矿除Al2O3外，其余均符合要求。适当调整其成分后，可用作建筑材料。

(2)铁尾矿利用的可行性

国内外的研究和应用证明，尾矿中含有一些矿物胶体，它们具有一定的电性、吸附性和巨大的表面能。在碱性激发下，这种胶体能与水泥浆的水化产物发生离子交换，形成新的骨料。这些聚集体是由强化学键结合的网络结构。同时，由于建筑制品是在一定压力下成型的，水泥颗粒与矿物接触面的致密性增加，水化反应使应时颗粒等物质强烈胶凝成为可能。研究表明，水泥在水化过程中能与应时颗粒紧密结合，仅次于石灰石和白云石。

同时，硅质铁尾矿的主要化学成分是二氧化硅。非晶态的蛋白石、燧石、硅藻土和硅质页岩在中性水中的溶解度约为1.6× 10-6，但在碱性水环境中，它们能自发地与碱金属离子结合，形成沸石或水合硅酸钙等不溶性矿物。以晶体形式存在的应时，只有在高压水热环境下才有这种性质。当这种尾矿暴露在高温下时，其主要的物理化学性质是应时的均质和多晶转变。在高压下，虽然应时各种高温变体在尾矿建筑材料结构中的性能差异不明显，但其相变的体积效应制约着生产过程。对于较纯的石英砂或石英岩尾矿。由于熔点高，可用作酸性耐火材料，也可熔制成耐高温的应时玻璃。

对于尾矿建筑材料的开发和研究，国外起步较早。早在20世纪60年代初，前苏联就开始了尾矿建筑材料的研究和生产。例如，在Krivorog铁矿，细粒尾矿除了在适当分级后用作混凝土的粗细骨料外，还用于生产硅酸盐建筑产品。库尔斯克建有以尾矿为主要原料的水泥厂和玻璃厂；多尔和卡齐卡内尔采选公司还利用含有大量硅酸镁的选矿尾矿开发了镁质水泥和水泥制品。加拿大除了尾矿墙体材料的研究，魁北克矿山还利用磨细尾矿烧制耐火硅砖。美国除了从废石中回收萤石、长石和应时外，目前大部分尾矿被用作混凝土填料和铺路材料，还有人用铁燧石尾矿制作密度可调的轻质砖。日本有人将铁尾矿与10%硅藻土混合，烧成轻集料。乌克兰石英岩尾矿将被分类为>:0.14毫米作为建筑用砂，

马鞍山矿业研究院利用齐大山选矿厂尾矿添加一定的配料(碎石、砂、粉煤灰、粘土)和石灰，经过一定的处理后，作为路面基层材料。工业试验在沈阳至盘山的12公里路段上进行，公路部门的测量表明。达到了二级公路对路基的强度要求。该院还利用齐大山和歪头山细粒尾矿研制出免烧砖和饰面砖，其性能达到100#标准。

水化合成是无水或贫水尾矿矿物在含水(包括蒸汽)的环境中发生水化反应，在服役条件下生成化学性质稳定并具有一定机械强度的含水矿物组合体的过程。这样生产的建筑材料被称为水合合成尾矿建筑材料。

(3)尾矿建筑材料利用的特点

唐山地区采矿尾矿的利用特点是:1)利用范围广。目前，铁尾矿几乎可以用于建筑材料生产的各个领域。2)利用量大。随着近年来铁尾矿综合利用技术和工艺设备的提高，铁尾矿在建筑材料中的利用逐年增加。3)利用程度不断提高；4)具有节能降耗的效果。

二、铁尾矿建筑材料利用现状

尾矿综合利用技术在国外已得到推广，并取得了良好的效果。目前，我国高硅铁尾矿建筑材料的利用主要集中在高标号水泥、建筑陶瓷、免烧砖和烧结砖、高档装饰材料、微晶玻璃和花岗岩等方面。

(1)高标号水泥

生产高标号水泥的主要原料有铁尾矿、石灰石、硫酸渣和粉煤灰，铁尾矿用量可达15%左右。其中硫酸渣是一种比较正的铁原料，可以根据铁尾矿中氧化铁的含量进行调整，当氧化铁含量符合要求时即可使用。它是由原料经粉碎研磨、配料、搅拌、烧制而成，性能完全符合要求。

通过采取适当的措施，新型干法水泥生产线完全可以用铁尾矿代替传统的硅质和铁质原料。生产的熟料质量好，可稳定生产普通52.5[R]高强水泥，吨熟料成本降低近5元。但由于铁尾矿粉含水量高，为保证顺利下料，应采取强制给料。铁尾矿配料可能有轻微结壳，在窑尾预分解系统中应加强防堵措施，多加空气泡稳定煅烧系统；尾矿和废石用于冬季生产效果更好。

尾矿在新型干法熟料生产线上的成功应用，为其广泛利用找到了一条新途径，解决了环境污染，改善了生态环境，具有巨大的经济、社会和环境效益。

(2)免烧砖

以尾矿免烧砖为主要原料，最高掺量为70%，添加水泥、骨料和添加剂。坯体振动成型，养护温度20℃，养护10或28天。当骨料配比合理时，可以用铁尾矿中的粗砂代替。根据尾矿在材料中的作用，可分为三种利用形式:1)仅作为骨料，在产品结构中主要起支撑骨架的作用，水化反应仅在颗粒表面约3μm范围内发生；2)用作胶结材料(通常称为磨细尾矿)，主要通过化学反应，合成新的凝胶或结晶矿物团块，将骨料胶结成整体；3)将自然粒径的尾矿与碱性激发剂直接混合，通过界面反应实现结合。生产过程如图1所示

图1免烧砖的生产过程

免蒸免烧砖属于胶结尾矿建筑材料，是指在常温或不高于100℃的条件下，尾矿颗粒通过胶结材料结合成一个整体。蒸压砖和蒸压砖的区别在于，它是在常温下养护，而不是蒸压砖。其优点是降低了设备投资和生产成本，对加快这种建筑材料的推广应用具有现实意义。

(3)混凝土小空芯块

生产混凝土砌块的主要原料有铁尾矿、粉煤灰、粗骨料和水泥等。原料经配料、搅拌、成型、养护工艺制成。在混凝土砌块中，粉煤灰既是掺合料又是细骨料，铁尾矿的掺量高达45%。

砌块广泛用于住宅建筑的承重结构和工业与民用建筑的围护结构，也可用于装饰、市政建设、水利工程、城市园林建筑等。

与其他产品一样，建筑砌块的质量与其推广应用密切相关。目前砌块质量存在的问题主要表现在外观质量差、几何尺寸偏差大、砌块强度不稳定、密实度达不到抗渗要求。为了加快建筑业的发展，必须尽快提高砌块产品的质量，深入研究砌块的保温性能，使其既能满足节能建筑的要求，又能降低墙体厚度。

(4)玻璃陶瓷

微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是通过控制基础玻璃的晶化行为，使微晶和玻璃相均匀分布的一种材料。微晶玻璃和普通玻璃的区别在于它的晶体结构，而微晶玻璃和陶瓷材料的区别在于它的晶体结构要精细得多。

制造尾矿微晶玻璃的主要原料有铁尾矿、石英砂、CaCO3、A12O3、MgO、Na2CO3、K2CO3、BaCO3、硼砂等。其中尾矿量可达60%。样品产品采用水淬烧结工艺成型(见图2)。

生产微晶玻璃的水淬烧结工艺流程。

热处理工艺为:形核温度770℃，保温时间60分钟；结晶温度为870℃，保温时间为60分钟，升温速率为5℃/分钟。对于唐山地区的铁尾矿微晶玻璃，通过添加不同的着色剂，可以生产出不同颜色的尾矿微晶玻璃，开发出高性能、低成本的高档建筑装饰或工业耐磨耐腐蚀材料，实现了资源的循环利用，有利于环境保护，提高了材料的技术含量和经济价值。

三。结论。

铁尾矿在建筑材料中有多种应用。如果扩大其在建材行业的应用，会有更广泛的应用，还有很多新的应用有待研发。通过铁尾矿的资源化利用。可以节约原材料消耗，节约能源，保护生态环境，解决资源开发与环境保护的矛盾，实现环境效益和经济效益的双赢，真正实现矿山企业的可持续发展。