基本信息
- 项目名称：
- 磷矿渣发泡混凝土
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品基于连云港市锦屏磷矿目前已有3000多万吨的尾矿渣的现状，采用先进的发泡混凝土生产技术，利用磷尾矿渣生产发泡混凝土。通过强度等性能测定，得出发泡剂的最优配方；无气泡磷矿渣混凝土砌块的磷尾矿渣最佳掺入量；磷矿渣发泡混凝土的磷尾矿渣最佳掺入量。
- 详细介绍：
- 连云港市锦屏磷矿是我国第一个五年计划期间的国家重点项目，目前已产生3000多万吨的尾矿渣。大量的尾矿渣长期堆放占用土地，污染水土，存在溃坝隐患，锦屏磷尾矿在2000年被列为江苏省十大环境隐患之一。因此，磷矿尾矿渣必须处理。 本作品基于磷尾矿渣现状，采用先进的发泡混凝土生产技术，利用磷尾矿渣生产发泡混凝土。它具有密度低、保温性、隔热性、吸声性能好的优点，生产中不再不用粘土，保护环境和耕地，化害为利、变废为宝，达到环保、经济的双重效益。推动磷尾矿渣的高效利用，排除尾矿渣的安全隐患，促进尾矿坝土地的再利用；生产高附加值的混凝土材料，有益于建筑节能事业发展。 本作品拟定的方案分为三项内容：（1）通过指导老师李明东博士自制的发泡机和市场上购买的常见发泡剂经过很多次的试验得到一种半衰期最长的发泡剂配比，通过试验得出发泡剂基本配方为AES浓度3.1%、尼纳尔浓度3.5%。根据理想半衰期达到60min，给出了最优配方为AES浓度3.1%、尼纳尔浓度5%；（2）将磷矿渣和混凝土等相关材料制成无气泡磷矿渣混凝土，通过强度等试验得出磷尾矿渣掺入量在15%左右时，磷矿渣发泡混凝土砌块强度最高、干缩性最小、抗冻性最好，因此磷尾矿渣的最优掺入量为15%，此时强度可以提高10%以上。（3）由最佳配比制得的发泡剂通过发泡机的发泡系统用机械方式充分发泡，并将泡沫、不同含量的磷尾矿渣和水泥浆均匀混合，然后进行模具成型，经养护形成磷矿渣发泡混凝土，进行强度等测定，当加入气泡量相同时，磷矿渣发泡混凝土的轴心抗压强度随磷矿渣的加入量增多而增大，在磷矿渣含量达到40%时轴心抗压强度达到最大值。当磷矿渣加入量超过40%后，轴心抗压强度随水泥加入量的增多反而减少。所以磷矿渣发泡混凝土中磷矿渣含量益为40%左右。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品基于连云港市锦屏磷矿目前已有3000多万吨的尾矿渣的现状，采用先进的发泡混凝土生产技术，利用磷尾矿渣生产发泡混凝土。它具有密度低、保温性、隔热性、吸声性能好的优点，生产中不再不用粘土，保护环境和耕地，化害为利、变废为宝，达到环保、经济的双重效益。推动磷尾矿渣的高效利用，排除尾矿渣的安全隐患，促进尾矿坝土地的再利用；生产高附加值的混凝土材料，有益于建筑节能事业发展。 本作品拟定的方案分为三项内容：（1）通过指导老师李明东博士自制的发泡机和市场上购买的常见发泡剂经过多次的试验得到半衰期最长的发泡剂配比，通过试验得出发泡剂基本配方为AES浓度3.1%、尼纳尔浓度3.5%。根据理想半衰期达到60min，给出了最优配方为AES浓度3.1%、尼纳尔浓度5%；（2）将磷矿渣和混凝土等相关材料制成无气泡磷矿渣混凝土，通过强度等试验得出磷尾矿渣掺入量在15%左右时，磷矿渣发泡混凝土砌块强度最高、干缩性最小、抗冻性最好，因此磷尾矿渣的最优掺入量为15%，此时强度可以提高10%以上。（3）由最佳配比制得的发泡剂通过发泡机的发泡系统用机械方式充分发泡，并将泡沫、不同含量的磷尾矿渣和水泥浆均匀混合，然后进行模具成型，经养护形成磷矿渣发泡混凝土，进行强度等测定，当加入气泡量相同时，磷矿渣发泡混凝土的轴心抗压强度随磷矿渣的加入量增多而增大，在磷矿渣含量达到40%时轴心抗压强度达到最大值。当磷矿渣加入量超过40%后，轴心抗压强度随水泥加入量的增多反而减少。所以磷矿渣发泡混凝土中磷矿渣含量益为40%左右。
科学性、先进性
- 目前，磷尾矿渣的主要利用技术有：提取有用元素，主要是氟、稀土、锶、钒、铀、碘等稀有元素，用于生产微晶玻璃材料，用于农业生产进行无土栽培，用于生产水泥。这些利用技术，有的用量过小，不能根本消除尾矿渣问题，有的附加值太低，没有价值，因此我国磷矿尾矿的综合利用率目前仅7%左右。利用矿渣生产墙体材料具有普适性，能大量消耗磷尾矿。 发泡混凝土是一种新型轻质保温材料，它和加气混凝土一样密度低、保温性、隔热性、吸声性能好、生产中不再不用粘土、保护环境和耕地。在生产时采用物理发泡的方法，成本比加气混凝土更低、对原材料的要求比加气混凝土更低、封闭气孔使其具有更好的保温性能。 矿渣发泡混凝土轻质保温墙材化害为利、变废为宝，达到环保、经济的双重效益。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已完成。
技术转让方式
- 独家许可
作品可展示的形式
- 展板、说明书、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 锦屏磷矿在2001年就磷尾矿渣生产混凝土砌块作了详细的可行性研究方案，大致的方案是：建一个加气混凝土砌块厂，建设规模为：10万m3/年。同时开发承重砌块、行道砖及屋面板、瓦。随着今后市场不断扩大，将扩产到20万m3/年。本项目的研究内容和结果可以作为连云港市该可行性研究方案的参考和依据，增加该方案的可行性，为社会带来更大的经济效应，使国家矿产资源得到了充分利用，减少了尾矿堆存对环境造成的影响，达到节能减排的目的。从经济效益方面分析，项目建成达产后，根据周边地区同类产品的价格售价最终定为150元／m3，企业每年可增加利润总额374万元，全部投资财务内部收益率达29.22%，投资回收期只需4.5年，项目的经济效益和社会效益显著。 利用尾矿渣生产发泡混凝土砌块开辟了全国建材行业的一个新领域，产品质量优良，填补了连云港市的空白，产品质量经检测优于国家同等级的有关标准，达到国内先进水平。该项目有助于尾矿库的开发性综合治理，在化学矿山中有推广应用的价值。
同类课题研究水平概述
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