陶粒，即陶质的颗粒，其表面是一层坚硬的、呈陶质或釉质的外壳，内部具有大量的封闭型微孔。陶粒不仅质轻、隔热保温、吸水率低，而且具有良好的耐火性、抗震性、抗渗性、抗冻性、耐久性和抗碱集料反应能力等性能[1]。所以，陶粒被广泛应用于建筑、石油、化工、农业、填料和滤料等领域。
传统的陶粒原料为黏土、页岩等天然矿物。然而，黏土、页岩等天然矿物的大量使用会破坏耕地和生态环境。近年来随着环境问题的日益严峻和环保观念的深入人心，国家出台相关政策来限制黏土、页岩等天然矿物的开采利用。因此，开发环境友好型陶粒以替代传统的黏土陶粒和页岩陶粒，成为近年来的研究热点。
1 利用尾矿烧制陶粒的必要性
矿产资源的开采过程中会排出大量尾矿。一般而言，黑色金属矿山中，尾矿的量要占矿石量的50%～80%；有色金属矿山中，尾矿量则要占到70%～95%；而在黄金、钼、钨、钽、铌等稀有金属矿山中尾矿量更是占到99%以上[2]。大量尾矿的堆存，侵占土地，污染环境。特别是黏土尾矿（矿物成分以黏土矿物为主的尾矿），因其具有粒度细、比表面积大、易于粘结的特点，大量沉积于尾矿库底部会使尾矿库排水能力变差，从而给尾矿库带来极大的安全隐患。因此，利用尾矿烧制陶粒，不仅可以消除尾矿库安全隐患，而且可以变废为宝，为尾矿综合利用开辟了一条新的途径。
2 利用尾矿烧制陶粒的可行性
2.1 陶粒原料要求
陶粒内部具有大量的封闭型微孔，封闭型微孔结构是由生料球在高温条件下发生的一系列物理、化学反应而形成的。一方面，原料中的发气物质在高温条件下释放出CO、CO2、SO2、H2O等气体，使料球体积发生膨胀；另一方面，料球高温熔融时具有一定的黏性，产生表面张力。只有料球中气体膨胀力和料球自身表面张力达到平衡状态时，才会形成良好的封闭型微孔结构，从而烧制出质轻高强的陶粒。为了达到上述条件，原料的化学成分、矿物组成和物理性能必须满足一定的要求。
⑴化学成分要求。烧制超轻、普通和高强陶粒对原料的化学成分要求有所不同。烧制超轻陶粒时，一般化学成分范围如下：SiO248%～65%，Al2O314%～20%，Fe2O32～9%，CaO+MgO3%～8%，Na2O+K2O1%～5%，烧失量4%～13%；烧制普通陶粒和高强陶粒时，Al2O3可分别增至28%和36%，其他化学成分要求基本相同[3] 。
⑵矿物组成。原料的矿物组成应以伊利石、水云母、蒙脱石、绿泥石、沸石等黏土矿物为主，总含量大于40％，否则无法烧胀。例如，粉煤灰的矿物组成主要为莫来石、玻璃体等，在高温下不具有膨胀性。
⑶物理性质。①粒度：粒度越小越好；但是粒度越小，破碎、磨细等环节所消耗的能量越大。一般要求原料0.08mm方孔筛筛余小于5%即可[1]。②可塑性：塑性指数一般应不小于8[3]。③耐火度：耐火度过高，则料球黏性太大，致使料球膨胀性差甚至破裂；反之料球易于黏结。耐火度一般以1100～1230℃为宜[4]。④软化温度范围：越大越有利于烧胀。
2.2 尾矿的性质及其烧制陶粒的可行性
尾矿是由矿体的部分围岩和夹石，以及矿石中的脉石矿物所构成。尾矿类型很多，根据尾矿成分不同，尾矿可分为镁铁硅酸盐型、钙铝硅酸盐型、钙铝硅酸盐型、长英岩型、碱性硅酸盐型、高铝硅酸盐型、高钙硅酸盐型、硅质岩型、钙质碳酸盐型和镁质碳酸盐型等10类。
如前所述，黏土矿物具有良好的膨胀性，是烧制陶粒的理想矿物。黏土矿物是指隐晶质或非晶质含水铝(或镁)硅酸盐矿物的总称。主要包括高岭石族、伊利石族、蒙脱石族、蛭石族以及海泡石族等矿物。据文献资料[5]统计表明，镁铁硅酸盐型、钙铝硅酸盐型、长英岩型、碱性硅酸盐型、高铝硅酸盐型、高钙硅酸盐型尾矿以黏土矿物为主，即黏土尾矿，均可作为烧制陶粒的主要原料；钙质碳酸盐型、镁质碳酸盐型、硅质岩型尾矿只含有少量或微量黏土矿物，故只可作为辅助原料来调节物料的化学成分等，其效果有待进一步研究。而且，在尾矿大宗利用方面，用钙质碳酸盐型、镁质碳酸盐型、硅质岩型尾矿烧制陶粒不具有现实意义。
化学成分方面，据文献资料统计[5]，与陶粒原料的适宜化学成分相比，镁铁硅酸盐型尾矿的Al2O3（0.5～4.0%）含量偏低，MgO（25.0～45.0%）含量偏高；钙铝硅酸盐型尾矿的MgO（4.0～8.0%）和CaO（8.0～15.0%）含量偏高；长英岩型尾矿的NaO（3.5～5.0%）和K2O（2.5～5.5%）含量偏高，Fe2O3（0.5～2.5%）含量偏低；钙铝硅酸盐型尾矿的NaO（5.0～12.0%）和K2O（5.0～10.0%）含量偏高；高铝硅酸盐型尾矿的Al2O3（30.0～40.0%）含量偏高；高钙硅酸盐型尾矿的Al2O3（5.0～12.0 %）含量偏低，MgO（5.0～8.5 %）和CaO（20.0～30.0 %）含量偏高。上述各类型尾矿除所提到的化学成分偏差较大外，其他化学成分均与陶粒原料的适宜化学成分很接近或完全符合，因此加入辅助原料（如黏土、页岩、粉煤灰等）稍作调整即可。硅质岩型、钙质碳酸盐型和镁质碳酸盐型尾矿的化学成分与陶粒原料的适宜化学成分差异太大，因此只能用作辅助原料。
浏览《利用尾矿烧制陶粒浅析》全文
免责声明：矿库网文章内容来源于网络，为了传递信息，我们转载部分内容，尊重原作者的版权。所有转载文章仅用于学习和交流之目的，并非商业用途。如有侵权，请及时联系我们删除。感谢您的理解与支持。
