如前所述，除硅质岩型尾矿和碳酸盐型尾矿外，绝大多数尾矿属于复杂的硅酸盐矿物混合体。 硅质岩型尾矿的主要化学成分SiO2。以无定型SiO2形式存在的蛋白石、燧石岩、硅藻土、硅质页岩等，在中性水中的溶解度约1.6×10-6，但在碱性水环境中，可自发地与碱性金属离子发生化合，生成沸石或水化硅酸钙等不溶性矿物。而以结晶态形式存在石英，须在高压水热环境中，方具有这一性质。当此类尾矿受到高温时，其主要的物理化学性状表现为石英的同质多晶转变。在常压下，石英的晶型转变如图1所示。石英的各种高温变化，虽说在尾矿建材结构中性能差别并不明显，但其相变时的体积效应，却对生产过程起着制约作用。对于较纯净的石英砂或石英岩型尾矿，由于其较高的熔点，可用作酸性耐火材料，也可熔制成耐酸和耐高温的石英玻璃。图1二氧化硅相库中碳酸盐尾矿的主要化学成分为CaCO3或CaMg(CO3)2，主要存在形式为石灰石和白云石。当暴露在高温下时，主要的物理化学性质表现为分解反应。石灰石在900 ~ 1000℃分解成活性石灰；白云石在650 ~ 750℃分解成苛性白云石。这两种碱性化合物遇水可水化成碱性氢氧化物，具有气硬胶凝的特性。当尾矿富含杂质如二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等时。，能与之反应，具有水硬性胶凝的特性。在1300℃以上高温烘烤时，活性石灰和苛性白云石会重结晶，而水化活性石灰和苛性白云石会重结晶，失去水化硬化特性，表现出良好的耐火性。在含水硅酸盐体系中，CaO和MgO水合形成Ca(OH)2和Mg(OH)2，它们是碱性的，并与含有SiO2、Al2O3和Fe2O3的材料反应形成水合硅酸盐凝胶或微晶。在无水硅酸盐体系中，CaO和MgO在高温下能与酸性物质反应或熔融在一起，形成一系列具有特殊性能的硅酸盐材料。在高温熔融建材和高温烧结建材的生产中，CaO和MgO成分可以降低烧结温度。各种硅酸盐尾矿一般都是多组分多矿物共生体系。硅酸盐尾矿的主要化学成分主要包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等8种氧化物。其中，同一特定尾矿中只有2 ~ 3种氧化物占优势。因此，硅酸盐尾矿的物理化学性质可以用一些二元或三元相图模型来描述。硅酸镁尾矿，由于铁和镁在橄榄石和辉石中完全可以相互替代，可以用MgO-SiO2元相图来简单描述(图2)。图2 MgO-SiO 2二元相图【接下来】在这个系统中，有一种共晶化合物——橄榄石(Mg2SiO4)。橄榄石的熔点很高(1890℃)，可用作高级耐火材料。如果尾矿中含有辉石(MgSiO3)，耐火温度会急剧下降，但不会低于1543℃，是镁质陶瓷中的重要晶相。含镁橄榄石和顽辉石的尾矿在地热或人工蒸压作用下，很容易与水结合，生成蛇纹石、水镁石、滑石、透闪石、绿泥石等水合硅酸镁矿物，可用于生产蒸压硅酸镁材料。相反，当这些含水硅酸镁矿物被加热时，它们会失去水分，形成无水矿物。因此，即使是蚀变严重的尾矿，也可以用来生产高温产品。铝硅酸盐尾矿的高温物理化学性质可以简化为CaO-Al2O3-SiO2系统的相图(图3)。图3 Cao-al2o 3-SiO 2系统相图。该系统可生成10个二元化合物和2个三元化合物。其中，在高钙地区，二元和三元化合物C3S、C2S和C3A具有水化硬化性能，可用作水泥原料。钙带中的CA和C12A7是高铝水泥的主要矿物成分。硅区莫来石是一种耐火材料。三元钙长石(CAS2)和莫来石(C2AS)具有化学性质稳定、强度高的特点，可用于生产陶瓷材料和微晶玻璃。长石尾矿富含SiO2、Al2O3、K2O、Na2O和CaO，其中与钾长石和应时结合的尾矿的物理化学性质可用K2O-Sl2O3-SiO2系统相图表示(图4)。当Al2O3: K2O在体系的低铝区小于1: 1时，在1000℃以下有几个三元共晶点，容易形成玻璃结构。从Al2O3: K2O = 1: 1的分解线向右，液面急剧上升，说明当温度大范围波动时，液相量很少，对防止烧结制品变形非常有利。该区域的析出相为莫来石(A3S2)，是一种耐高温、热膨胀系数低、化学性质稳定的矿物。它是普通陶瓷和粘土耐火材料的主要成分。图4 K2O-Sl2O3-SiO2系统相图由斜长石-应时联合尾矿组成，可用Na2O-CaO-SiO2系统相图表示(图5)。图中有许多共晶点、分解点和相分离线。当熔体的成分落在这些区域时，就不容易结晶，所以很容易熔出透明的玻璃制品。当组分点偏离上述共晶点和分相线时，由于某种矿物的结晶，可以制成微晶玻璃。同时，由于这类尾矿中含有较多的应时，在蒸压条件下，可与钙质材料结合，合成不溶性水化硅酸钙。【其次】与常颖尾矿相比，碱性硅酸盐尾矿的SiO2含量较低，K2O和Na2O含量较高，所有共晶化合物的熔点均低于1200℃(图6)。所以更容易熔成硅酸盐玻璃。图5 Na2O-Cao-SiO 2系统相图