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基本信息

項(xiàng)目名稱：
磷礦渣發(fā)泡混凝土
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品基于連云港市錦屏磷礦目前已有3000多萬(wàn)噸的尾礦渣的現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的發(fā)泡混凝土生產(chǎn)技術(shù)，利用磷尾礦渣生產(chǎn)發(fā)泡混凝土。通過(guò)強(qiáng)度等性能測(cè)定，得出發(fā)泡劑的最優(yōu)配方；無(wú)氣泡磷礦渣混凝土砌塊的磷尾礦渣最佳摻入量；磷礦渣發(fā)泡混凝土的磷尾礦渣最佳摻入量。
詳細(xì)介紹：
連云港市錦屏磷礦是我國(guó)第一個(gè)五年計(jì)劃期間的國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，目前已產(chǎn)生3000多萬(wàn)噸的尾礦渣。大量的尾礦渣長(zhǎng)期堆放占用土地，污染水土，存在潰壩隱患，錦屏磷尾礦在2000年被列為江蘇省十大環(huán)境隱患之一。因此，磷礦尾礦渣必須處理。 本作品基于磷尾礦渣現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的發(fā)泡混凝土生產(chǎn)技術(shù)，利用磷尾礦渣生產(chǎn)發(fā)泡混凝土。它具有密度低、保溫性、隔熱性、吸聲性能好的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中不再不用粘土，保護(hù)環(huán)境和耕地，化害為利、變廢為寶，達(dá)到環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的雙重效益。推動(dòng)磷尾礦渣的高效利用，排除尾礦渣的安全隱患，促進(jìn)尾礦壩土地的再利用；生產(chǎn)高附加值的混凝土材料，有益于建筑節(jié)能事業(yè)發(fā)展。 本作品擬定的方案分為三項(xiàng)內(nèi)容：（1）通過(guò)指導(dǎo)老師李明東博士自制的發(fā)泡機(jī)和市場(chǎng)上購(gòu)買的常見發(fā)泡劑經(jīng)過(guò)很多次的試驗(yàn)得到一種半衰期最長(zhǎng)的發(fā)泡劑配比，通過(guò)試驗(yàn)得出發(fā)泡劑基本配方為AES濃度3.1%、尼納爾濃度3.5%。根據(jù)理想半衰期達(dá)到60min，給出了最優(yōu)配方為AES濃度3.1%、尼納爾濃度5%；（2）將磷礦渣和混凝土等相關(guān)材料制成無(wú)氣泡磷礦渣混凝土，通過(guò)強(qiáng)度等試驗(yàn)得出磷尾礦渣摻入量在15%左右時(shí)，磷礦渣發(fā)泡混凝土砌塊強(qiáng)度最高、干縮性最小、抗凍性最好，因此磷尾礦渣的最優(yōu)摻入量為15%，此時(shí)強(qiáng)度可以提高10%以上。（3）由最佳配比制得的發(fā)泡劑通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將泡沫、不同含量的磷尾礦渣和水泥漿均勻混合，然后進(jìn)行模具成型，經(jīng)養(yǎng)護(hù)形成磷礦渣發(fā)泡混凝土，進(jìn)行強(qiáng)度等測(cè)定，當(dāng)加入氣泡量相同時(shí)，磷礦渣發(fā)泡混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度隨磷礦渣的加入量增多而增大，在磷礦渣含量達(dá)到40%時(shí)軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。當(dāng)磷礦渣加入量超過(guò)40%后，軸心抗壓強(qiáng)度隨水泥加入量的增多反而減少。所以磷礦渣發(fā)泡混凝土中磷礦渣含量益為40%左右。

作品圖片

  • 磷礦渣發(fā)泡混凝土
  • 磷礦渣發(fā)泡混凝土
  • 磷礦渣發(fā)泡混凝土

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本作品基于連云港市錦屏磷礦目前已有3000多萬(wàn)噸的尾礦渣的現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的發(fā)泡混凝土生產(chǎn)技術(shù)，利用磷尾礦渣生產(chǎn)發(fā)泡混凝土。它具有密度低、保溫性、隔熱性、吸聲性能好的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中不再不用粘土，保護(hù)環(huán)境和耕地，化害為利、變廢為寶，達(dá)到環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的雙重效益。推動(dòng)磷尾礦渣的高效利用，排除尾礦渣的安全隱患，促進(jìn)尾礦壩土地的再利用；生產(chǎn)高附加值的混凝土材料，有益于建筑節(jié)能事業(yè)發(fā)展。 本作品擬定的方案分為三項(xiàng)內(nèi)容：（1）通過(guò)指導(dǎo)老師李明東博士自制的發(fā)泡機(jī)和市場(chǎng)上購(gòu)買的常見發(fā)泡劑經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)得到半衰期最長(zhǎng)的發(fā)泡劑配比，通過(guò)試驗(yàn)得出發(fā)泡劑基本配方為AES濃度3.1%、尼納爾濃度3.5%。根據(jù)理想半衰期達(dá)到60min，給出了最優(yōu)配方為AES濃度3.1%、尼納爾濃度5%；（2）將磷礦渣和混凝土等相關(guān)材料制成無(wú)氣泡磷礦渣混凝土，通過(guò)強(qiáng)度等試驗(yàn)得出磷尾礦渣摻入量在15%左右時(shí)，磷礦渣發(fā)泡混凝土砌塊強(qiáng)度最高、干縮性最小、抗凍性最好，因此磷尾礦渣的最優(yōu)摻入量為15%，此時(shí)強(qiáng)度可以提高10%以上。（3）由最佳配比制得的發(fā)泡劑通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將泡沫、不同含量的磷尾礦渣和水泥漿均勻混合，然后進(jìn)行模具成型，經(jīng)養(yǎng)護(hù)形成磷礦渣發(fā)泡混凝土，進(jìn)行強(qiáng)度等測(cè)定，當(dāng)加入氣泡量相同時(shí)，磷礦渣發(fā)泡混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度隨磷礦渣的加入量增多而增大，在磷礦渣含量達(dá)到40%時(shí)軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。當(dāng)磷礦渣加入量超過(guò)40%后，軸心抗壓強(qiáng)度隨水泥加入量的增多反而減少。所以磷礦渣發(fā)泡混凝土中磷礦渣含量益為40%左右。

科學(xué)性、先進(jìn)性

目前，磷尾礦渣的主要利用技術(shù)有：提取有用元素，主要是氟、稀土、鍶、釩、鈾、碘等稀有元素，用于生產(chǎn)微晶玻璃材料，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行無(wú)土栽培，用于生產(chǎn)水泥。這些利用技術(shù)，有的用量過(guò)小，不能根本消除尾礦渣問(wèn)題，有的附加值太低，沒(méi)有價(jià)值，因此我國(guó)磷礦尾礦的綜合利用率目前僅7%左右。利用礦渣生產(chǎn)墻體材料具有普適性，能大量消耗磷尾礦。 發(fā)泡混凝土是一種新型輕質(zhì)保溫材料，它和加氣混凝土一樣密度低、保溫性、隔熱性、吸聲性能好、生產(chǎn)中不再不用粘土、保護(hù)環(huán)境和耕地。在生產(chǎn)時(shí)采用物理發(fā)泡的方法，成本比加氣混凝土更低、對(duì)原材料的要求比加氣混凝土更低、封閉氣孔使其具有更好的保溫性能。 礦渣發(fā)泡混凝土輕質(zhì)保溫墻材化害為利、變廢為寶，達(dá)到環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的雙重效益。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

已完成。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

獨(dú)家許可

作品可展示的形式

展板、說(shuō)明書、圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

錦屏磷礦在2001年就磷尾礦渣生產(chǎn)混凝土砌塊作了詳細(xì)的可行性研究方案，大致的方案是：建一個(gè)加氣混凝土砌塊廠，建設(shè)規(guī)模為：10萬(wàn)m3/年。同時(shí)開發(fā)承重砌塊、行道磚及屋面板、瓦。隨著今后市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，將擴(kuò)產(chǎn)到20萬(wàn)m3/年。本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果可以作為連云港市該可行性研究方案的參考和依據(jù)，增加該方案的可行性，為社會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，使國(guó)家礦產(chǎn)資源得到了充分利用，減少了尾礦堆存對(duì)環(huán)境造成的影響，達(dá)到節(jié)能減排的目的。從經(jīng)濟(jì)效益方面分析，項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后，根據(jù)周邊地區(qū)同類產(chǎn)品的價(jià)格售價(jià)最終定為150元／m3，企業(yè)每年可增加利潤(rùn)總額374萬(wàn)元，全部投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率達(dá)29.22%，投資回收期只需4.5年，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。 利用尾礦渣生產(chǎn)發(fā)泡混凝土砌塊開辟了全國(guó)建材行業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，填補(bǔ)了連云港市的空白，產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)檢測(cè)優(yōu)于國(guó)家同等級(jí)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該項(xiàng)目有助于尾礦庫(kù)的開發(fā)性綜合治理，在化學(xué)礦山中有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

同類課題研究水平概述

馬保國(guó)等采用風(fēng)化花崗巖砂作為主要硅質(zhì)材料，采用從沉積磷塊巖礦石生產(chǎn)黃磷過(guò)程中，從高溫爐中排出的呈熔融狀態(tài)的廢渣經(jīng)水淬急冷后形成的松散多孔的細(xì)小顆粒材料作為鈣質(zhì)材料，在低水泥用量條件下生產(chǎn)出滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的加氣混凝土制品。 宋京紅等在硅酸鹽水泥生產(chǎn)的生料中引入大量磷渣作原料，在熟料燒成過(guò)程中，不僅熱耗大幅度降低，而且硅酸率大幅提高，硅酸鹽礦物含量顯著增加，熟料和水泥的強(qiáng)度大幅度提高，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥提供了良好條件。 陳秀銅等利用磷礦渣替代粉煤灰作為碾壓混凝土摻和料，研究結(jié)果表明：適當(dāng)粒度的磷礦渣摻入水泥混凝土中所起的作用基本和粉煤灰相當(dāng)；與摻粉煤灰碾壓混凝土相比，同摻量的磷礦渣碾壓混凝土的后期力學(xué)性能均有所提高，除早期干縮略大外，其耐久性、絕熱溫升及線膨脹系數(shù)等熱學(xué)性能均比粉煤灰碾壓混凝土略優(yōu)，有利于水工大體積碾壓混凝土的溫度控制，同時(shí)可延長(zhǎng)混凝土初、終凝時(shí)間，降低大體積混凝土施工強(qiáng)度，有利于新老混凝土層間結(jié)合。 曹慶明、胡以仁等采用磷礦渣作為混凝土摻和料應(yīng)用于云南省昭通水庫(kù)大壩和大朝山水電站工程中，工程質(zhì)量?jī)?yōu)于普通慘混合材混凝土，并取得了較好的經(jīng)驗(yàn)效益。 馬保國(guó)等采用風(fēng)化花崗巖砂作為主要硅質(zhì)材料，采用從沉積磷塊巖礦石生產(chǎn)黃磷過(guò)程中，從高溫爐中排出的呈熔融狀態(tài)的廢渣經(jīng)水淬急冷后形成的松散多孔的細(xì)小顆粒材料作為鈣質(zhì)材料，在低水泥用量條件下生產(chǎn)出滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的加氣混凝土制品。
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