大理石の尾鉱と廃棄物の総合的利用の10の方法

主要な建築装飾材である大理石資源の約70%が、採掘、切削、研磨の過程で廃棄物となり、深刻な資源の浪費と環境汚染を引き起こしています。大理石の尾鉱と廃棄物の残渣の総合的な利用という課題は、喫緊の課題となっています。

大理石尾鉱は非金属鉱物であり、主成分は炭酸カルシウムです。現在、大理石尾鉱および廃棄物の総合利用の主な方法は以下の通りです。

炭酸カルシウムの製造：

大理石の尾鉱を水で洗浄し、脱水およびふるい分けを行った後、粒径が 50 mm を超える大理石の尾鉱は、軽質炭酸カルシウムまたは重質炭酸カルシウムの製造原料として使用できます。

大理石廃棄物の主成分は炭酸カルシウムであり、従来の焼成・消化・炭化プロセスで軽質炭酸カルシウムを製造できます。アルカリ溶液中での水熱処理プロセスを採用することで、溶解・再結晶化のプロセスを経て大理石粉末中の着色不純物イオン濃度を低減し、高白色度の炭酸カルシウム粉末を製造できます。これは、大理石廃棄物の大規模利用への応用が期待されます。

石のようなコーティングの製造:

石材風コーティングは、主に天然の廃石粉末、バインダー、添加剤で構成されています。粒子径と色の比率を変えることで、様々なニーズを満たす石材風コーティングを製造できます。大理石の尾鉱や廃棄物の残渣は、一定の細かさに粉砕され、石材風コーティングの充填剤として使用できます。添加比率は60%から70%と高く設定できます。これは廃棄物の残渣処理の効率的な方法であり、広く利用されています。

人工花崗岩の製造:

人造花崗岩は合成石材の一種で、主な原料は大理石の破片と石粉です。製造工程は、有機樹脂を結合剤として、真空撹拌、高圧振動成形、常温硬化を経て人造花崗岩となります。広西チワン族自治区賀州市は大理石資源が豊富で、中国最大の重質炭酸カルシウム粉末と人造花崗岩の生産拠点となっています。採掘―天然石―重質炭酸カルシウム粉末―人造花崗岩―コーティング・プラスチック―廃スラリー・廃残渣のリサイクルという、環境に配慮した循環型産業チェーンが形成されています。

コンクリートの製造:

廃大理石を骨材として使用したり、コンクリートのセメントの一部を代替したりすることで、コンクリートの機械的特性（主に耐摩耗性、圧縮強度、曲げ強度など）を向上させることができます。その割合（セメントに対する割合）は、約5%～40%です。

脱硫剤の製造用:

廃大理石粉末を用いて脱硫剤を製造する脱硫法は、高効率で生産コストを大幅に削減できます。しかし、この方法では廃大理石粉末の純度に対する要求が高くなります。

機械砂の製造用:

近年、中央政府および地方政府は、機械砂生産のために尾鉱や廃水の利用を奨励する多くの政策を相次いで導入している。

土壌改良剤の製造:

大理石廃棄物のアルカリ性は、土壌にダメージを与えることなく酸性土壌を中和するのに利用できます。大理石粉末と籾殻灰を土壌添加剤として使用すると、土壌の膨張率と膨張圧力を向上させることができます。

複合材料の製造:

一定量の大理石廃棄物をセラミックスやポリマーと混合することで、複合材料を製造することができます。Choudhary社は、ガラス繊維に大理石廃棄物粉末を充填しています。20 wt%の大理石粉末を添加すると、複合材料の曲げ強度と曲げ弾性率が大幅に向上します。NAYAK社は、ガラスポリエステル材料システムに大理石粉末を二次充填剤として使用し、耐摩耗性ハイブリッド複合材料を製造しています。研究によると、大理石粉末充填剤の添加は、複合材料の摩耗率を低減し、耐摩耗性を向上させることが示されています。

アラゴナイトウィスカーの製造:

羅東山は、四川省石綿県の大理石鉱山から採取された廃石灰を前処理・焼成して得られた生石灰を原料とし、塩化マグネシウムを結晶制御剤として炭化法でアラゴナイトウィスカーを製造した。温度80℃、塩化マグネシウム濃度0.2 mol/L、生石灰添加量6 g/Lで、長さ40～50μm、直径2～3μm、アスペクト比13～18のアラゴナイトウィスカーを製造できる。