中国の大量の産業固形廃棄物は、主に尾鉱、フライアッシュ、石炭脈石、製錬スラグ、石炭火力スラグ、脱硫石膏です。固形廃棄物からの建材製造はますます注目を集めています。研究者たちは、設備と技術の改良と研究開発を通じて、建材業界における固形廃棄物の総合利用率を向上させてきました。同時に、各国は企業の固形廃棄物利用への意欲を刺激するための支援法や規制を制定し、産業固形廃棄物の環境への影響をある程度改善してきました。鉄鉱石粉砕機メーカーとして、当社は鉄鉱石垂直ローラーミル 鉄鉱石砂粉砕建材総合利用プロジェクトにおいて、鉄鉱石から建材を製造する技術が広く活用されています。桂林宏城精工は、鉄鉱石から建材を製造する技術を紹介します。

1. 焼成セメントクリンカー

鉄鉱石は鉄元素を豊富に含み、セメントクリンカー製造の原料として鉄粉の代替として活用できます。石灰石、石英砂、鉄鉱石を原料としてセメントクリンカーを焼成すると、セメントの焼成温度とコストを効果的に低減できますが、混合量には限界があり、過剰に混合するとセメントの強度が著しく低下します。現在、セメントクリンカーの焼成に使用される鉄鉱石の量はわずか15%程度です。鉄鉱石の使用量を改善し、セメント製品の品質を確保するための新たな設備と技術の開発が急務となっています。

2. コンクリート骨材

鉄尾鉱の高い硬度は、主に内部の石英相に由来し、その粒子サイズは一部の天然川砂や製造砂に近いため、骨材としてコンクリートに混ぜることができます。粒子サイズが1mm未満の鉄尾鉱を細骨材として天然川砂の代わりに使用することで、28d強度が約40MPaのコンクリートを製造できます。骨材の粒度分布の最適化に基づき、鉄尾鉱と機械砂を骨材として複合使用することで、コンクリートの材料要件を満たすだけでなく、鉄尾鉱と天然川砂よりも安定性が高く、コンクリートの品質制御に役立ちます。現在の選鉱プロセスでは、金属回収率を向上させるために、鉄尾鉱の粒子はますます細かくなっており、粗骨材の基準を満たして一般的なコンクリートに適用することが困難になっています。

3. コンクリート用鉱物混和剤

鉱物混和剤は主に非晶質の珪酸質、石灰質、アルミニウム材料で構成されており、コンクリートの緻密性、不浸透性、耐久性の向上に重要な役割を果たしています。セメント使用量を削減し、同時に水和熱を低減することができます。したがって、セメント産業の持続可能な発展のためには、新しい鉱物混和剤を見つけることが重要です。 鉄尾鉱の主な鉱物相は通常石英であり、天然状態ではポゾラン活性がほとんどありません。鉄尾鉱の「ポゾラン活性」をどのように改善するかが、現在の研究者の主なテーマとなっています。鉄尾鉱の活性化に最も一般的に使用される方法の1つである機械粉砕は、鉄尾鉱の活性化エネルギーを低下させ、より多くの格子欠陥と塑性変形を生み出すことができます。研究によると、機械粉砕は鉄尾鉱の典型的な鉱物相のポゾラン活性を刺激することができます。機械粉砕された鉱物の粒径が小さくなると、石英がセメントスラリー中のCa(OH)2と反応して、非晶質水和ケイ酸カルシウムゲルやエトリンガイト結晶などの水和生成物を生成します。研究によると、機械粉砕が40分を超えると、鉄尾鉱の鋭角が明らかに減少し、より小さな粒子が現れ、均一性が徐々に向上します。無水石膏鉄尾鉱酸化カルシウムシステムでは、機械粉砕された珪質鉄尾鉱を30%混合して32.5セメントを調製できます。低水バインダー比の条件下では、微細鉄尾鉱粉末は複合セメントペーストの初期水和を著しく促進し、モルタルの細孔構造をより緻密にし、初期強度を向上させます。鉄尾鉱の比表面積の増加は、その活性指数の向上に明らかな影響を及ぼしません。養生温度の変化は、初期段階（7日）の活性指数を大幅に増加させますが、後期段階（28日）の活性指数にはほとんど影響を与えません。鉄鉱石・スラグ複合システムでは、粉砕機構の改良により活性指数を向上させ、コンクリートの耐久性を向上させることができます。減水剤を適切に使用することで、通常のコンクリート中の鉄鉱石含有量を30%から40%に増加させることができます。鉄鉱石の粉砕は、それ自体の効果により粉砕効率を向上させ、鉄鉱石のポゾラン活性を刺激します。鉄鉱石、スラグ、クリンカー、石膏の複合セメント材料の比率を最適化することで、国家基準を満たす性能を持つ超高性能コンクリートを製造することができます。

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