摘要
尾矿作为矿山工程产生的固体废弃物，主要采用堆存、填埋的方式处理，导
致大量的资源浪费及严重的安全隐患。将尾矿进行建材化利用，不仅可以制备出
满足规范要求的产品，产生一定的经济效益，而且能够大规模消解尾矿废弃物，
实现尾矿资源的高附加值利用。研究以承德地区的钒钛铁尾矿为主要原材料，辅
以其它工业固体废弃物，成功制备出满足规范要求的高强透水砖。主要开展了钒
钛铁尾矿的特性研究、钒钛铁尾矿高强透水砖的性能研究、钒钛铁尾矿高强透水
砖的烧结机理、钒钛铁尾矿高强透水砖项目的经济性分析，得出了以下结论：
钒钛铁尾矿的特性研究可知，尾矿颗粒较细，主要在0.30~1.18mm之间，其
化学组成主要为SiO、CaO、FeO、MgO、AlO，主要矿物组成为透辉石、绿泥
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石、云母等。在900°C~1130°C烧结温度下，钒钛铁尾矿外观颜色呈现逐渐加深，
同时矿物相发生转变，生成正长石、镁黄长石、透辉石、普通辉石。
钒钛铁尾矿制备的高强透水砖，其抗压强度达64MPa，透水系数0.062cm/s，
保水性0.62g/cm2，满足规范GB/T25993-2010《透水路面砖和透水路面板》、
JCT945-2005《透水砖》的要求，多元固废的综合利用率超过80%。高强透水砖多
尺度固废骨料颗粒的最优级配为：1.18~4.75mm占20%、0.60~1.18mm占50%、
0.15~0.60mm占30%，多元固废粘结剂最优配比为：金尾矿：页岩：黏土=2：1：
1，其中骨料掺量为78%，多元固废粘结剂掺量为22%。高强透水砖最佳烧结制度
为：室温~60°C（0.5°C/min），60~300°C（2°C/min），300°C恒温60min，300~800°C
（3°C/min），800°C恒温60min，800~1080°C（1°C/min），1080°C恒温90min，随
炉降至室温。
XRD、SEM和EDS的烧结机理研究表明，透水砖烧结过程中主要生成了以
MgO-CaO-SiO为主的三元体系，体系中的MgO、CaO及活性SiO反应生成透辉
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石，透辉石又与熔融液相Fe3+、Al3+离子结合，转变为普通辉石。辉石相晶体细小，
呈短柱状，有利于体系中晶体间的相互填充，并形成网格结构，提高了结构的致
密性。钒钛铁尾矿高强透水砖投资项目的经济性分析表明，项目投资利润率为
65.3%、投资利税率为78.3%，生产达到设计产量的48.585%时，项目达到盈亏平
衡。
关键词：钒钛铁尾矿；高强透水砖；颗粒级配；粘结剂；烧结机理
Abstract
Tailingsasasolidwasteproducedbyminingengineeringhavealowutilization
rateandaremainlytreatedbypilingandlandfill,whichleadstoalargeamountof
resourceswasteandserioussafetyrisks.Withtheimprovementofenvironmental
protectionrequirementsinChina,theresourceutilizationoftailingshasgradually
becomearesearchhotspot.Theapplicationoftailingsinbuildingmaterialscannotonly
produceproductsthatmeettherequirement