尾礦做建筑用骨料的應用研究

　　摘要：本文綜述了利用尾礦生產建筑骨料的產生背景，研究了尾礦骨料的材性及在混凝土及其制品中的應用，介紹了其研究應用的可喜成果與意義，并提出了開發(fā)尾礦骨料需解決的若干問題

　　關鍵詞：  尾礦  尾礦骨料  骨料  建設骨料  混凝土

　　一、解決建筑骨料資源迫在眉睫

　　建筑用骨料（砂石）是混凝土及其制品的基本組成材料,也是消耗自然資源最大的材料，據(jù)不完全測算，全國每年建筑骨料用量約為50多億噸。目前我國大多數(shù)地區(qū)應用的骨料仍是天然砂石，天然砂石資源是一種地方資源、是短時內不可再生和長距離運輸?shù)模梢詳嘌?，建筑骨料的供需矛盾今后將更為突出，不僅價格會越來越高，同時要影響工程建設的進展與質量。

　　由于砂石資源短缺，價格上漲，在經濟利益的驅使下，出現(xiàn)了無償、無序、無度的“三無”混亂開采局面，非法盜采砂石的現(xiàn)象屢禁不止，河道挖砂石影響了堤岸安全、河勢穩(wěn)定、防汛排洪、水路交通與有關設施，因挖砂而導致橋毀路斷的消息屢見報端；城市丘陵山地石料場的開采，嚴重破壞了自然山體的景觀和綠色植被，遭致邊坡失穩(wěn)和城市景觀的破壞。另外，天然砂石在生產、貯存、和運輸過程中還造成對空氣和環(huán)境的污染，給國民經濟造成嚴重損失。

　　為此，2001年10月25日，國務院頒布了《長江河道采砂管理條例》。2003年5月底，北京市全面關閉了市行政區(qū)內的河道采砂。2003年6月起，蘭州市實施了城市規(guī)劃區(qū)黃河河道采砂管理暫行規(guī)定。2003年重慶、江西、安徽等省市都相應出臺了河道采砂管理辦法?？偟拇胧┦?，打擊亂采濫挖，采取采砂許可證制度，限時、限量、限區(qū)域開采。雖然河道采砂石得到了初步整頓，但并未從根本解決砂石資源問題。天然砂資源緊缺，尋求替代材料迫在眉睫。

　　二 、尾礦資源豐富待用

　　我國有大量的金屬礦和非金屬礦，前兩年統(tǒng)計，共有國有礦山1萬多座，鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體及個體礦山28萬個，在采礦和加工過程中伴隨產生約20%—80%的尾礦，有相當尾礦沒有合理利用，共存各類尾礦約有上百億噸，占地100多萬畝。這些尾礦一般都堆積在礦山的周圍，占用土地、損傷地表，破壞土壤、危害生物，淤塞河床、污染水質，飛揚粉塵、污染大氣，特別是尾礦壩逐年增高，極易滑坡，造成對人身和財產的侵害，危害很大，僅近一年的時間，山西、河北、陜西等地的尾礦潰壩見報的就發(fā)生3起，造成31人死亡。另外，尾礦維護、管理、運行費用大，據(jù)報道，我國每年要花費10—15億元堆放尾礦。

　　尾礦作為固體廢棄物是一個相對的概念。隨著科學技術的進步，廢物成為資源已被人們接受，資源的二次利用日益被人們所重視。但如此大量的資源，沒有大批量的利用方法也是難以處理的。如果把尾礦利用與建筑用骨料生產結合起來，把尾礦制成建筑骨料，即解決了尾礦的出路問題，又解決了建設用骨料資源問題，是一舉兩得的好事。

　　三 、尾礦骨料的研究應用結果

     1、尾礦做建筑骨料的材性可行性研究

　　在混凝土及其制品中骨料占體積的70%～80%，因此，骨料對混凝土的性能有重要的影響。但在大多數(shù)情況下并沒有對巖石的礦物類型本身有特殊的要求，不按其礦物成分分類。建筑用骨料需要具有足夠高的硬度和強度、良好的級配和粒形，不含有害雜質、粘土和有機物等雜質，化學穩(wěn)定性好，用于民用建筑的骨料還要具備低的放射性。

　　目前，作為建筑骨料的尾礦多為鐵礦和石灰石礦的廢棄物，尾礦成分絕大部分為硅質和鈣質氧化物，筆者依據(jù)國標GB/T14684《建筑用砂》、GB/T14685《建筑用卵石、碎石》對幾個地區(qū)的尾礦進行了檢驗，由于骨料的顆粒級配、針片狀含量、石粉含量、泥塊含量這些指標是可以在生產過程中通過改變設備和工藝參數(shù)來調整和控制的，對尾礦能否制建筑骨料無決定影響，而強度、有害物質、堅固性是判定尾礦能否制建筑骨料的關鍵，堿骨料反應及放射性是決定建筑骨料使用場合的指標，故將有關此類指標的部分檢驗數(shù)據(jù)列于表一。表一略.  

　　注1：表中所列國標要求均為Ⅲ類要求,有/者，/前為砂，/后為石，沒/砂石一致，數(shù)據(jù)為平均值。

　　*注2、*注3、*注4：所檢的樣品中少數(shù)樣品有潛在堿集料反應

　　從表一可以看出，絕大多數(shù)尾礦制成的骨料材性是合格的，少數(shù)存在堿集料反應的尾礦可以通過原料選擇和控制骨料使用范圍來解決應用問題。當然，從另一方面也說明了，并非所有的尾礦都能用來制建筑骨料，在建筑骨料的生產中應加強對原料的檢驗，以保障建筑骨料的質量。

　　2、  尾礦配制混凝土及制品的研究

　　尾礦骨料由于其顆粒級配、粒形甚至顏色都與天然骨料有明顯的不同，在全國推廣使用還較少，大多數(shù)的使用單位還不認識和不接受尾礦骨料，特別對尾礦砂的使用陌生。其實，天津市87年就在近萬米的工程上使用了首鋼遷安礦山的尾礦人工砂，北京市96年也在住宅工程、工業(yè)廠房和道橋工程上應用了河北三河的尾礦人工砂，不僅在當時取得了良好的經濟效益，而且，到目前工程質量依然良好。

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　　尾礦骨料目前主要分為兩類，一類是在提純過程中留下的石子和砂，如鐵礦的磁滑輪石和幾次磨細的尾礦砂。磁滑輪石可以作為建筑組骨料使用。磨細的尾礦砂決大部分很細，細度模數(shù)在0.8左右，這部分尾砂直接作為混凝土用砂目前存在一定困難，可以直接用做制品或在其排放時經旋流、篩分等處理提高其細度模數(shù)后再用。另一類是礦產品的篩下物、底品位的礦石、圍巖再經機械破碎、篩分加工的機制砂石，這類尾礦砂石與其他機制砂石一樣。由于尾礦礦源的不同、生產加工尾礦人工砂的設備和工藝不同，生產出的尾礦人工砂粒型、級配和石粉含量可能會有區(qū)別，但只要能滿足國標中的全部技術指標，使用單位就可以在混凝土和砂漿中放心大膽使用。而對達不到國標技術要求的尾礦骨料，不要遷就使用，因為同其它人工砂石一樣，尾礦骨料的粒型、級配和石粉含量都是可以調整和改進的。正是具有這些特點，才使尾礦骨料在配制混凝土時，砂石之間、砂石與水泥之間的結合好，密實度高。彌補了人工砂石和易性稍差、需水量大帶來的不足。

　　多年來，我們對尾礦骨料進行了大量的研究。包括了建筑砂漿、普通混凝土、預拌混凝土和制品的試配與應用?，F(xiàn)將分試驗結果分別列于表二、表三、表四、表五、表六,表格均略。鐵礦尾礦砂細度模數(shù)為0.8,為特細砂，尾礦碎石為5-10mm的連續(xù)級配。

　　從表二、表三、表四、表五和表六可以看出，尾礦骨料無論是粗骨料，還是細骨料，無論細度模數(shù)如何，在配制普通混凝土、預拌混凝土，還是混凝土制品都與天然骨料沒有區(qū)別，經濟合理，技術可行。另外，尾礦人工砂混凝土的干縮、抗凍、抗?jié)B等長期耐久性能也進行過專門試驗，完全符合工程規(guī)范要求。

　　3、應用實例

　　從20世紀80年代起，首鋼遷安礦業(yè)公司就開始與有關單位進行尾礦砂石開發(fā)與應用研究。91年，尾礦應用研究通過了成果鑒定，并榮獲天津市科技成果獎。但由于種種原因該成果沒有得到大規(guī)模推廣應用。2004年起，尾礦骨料的利用得到迅速的發(fā)展。目前，該公司200萬噸鋼新建工程完全使用尾礦骨料，還供應北京、天津部分建筑工程使用。到2005年初，減少尾礦排放量70萬噸，從而降低管道磨損，降低電耗、備件消耗累計節(jié)省尾礦運輸費用130萬元。少占用尾礦庫容量40萬立方米，，延長尾礦庫使用年限，合計增收節(jié)支646萬元。另外，通過尾礦利用，減輕了對周邊環(huán)境的污染，為保護灤河水質做出了貢獻，環(huán)境效益明顯。

　　安鋼集團舞陽礦業(yè)公司2005年全年剝離量1400萬噸，可利用的圍巖量1000萬噸；尾礦砂164萬噸。該公司已建成了一條年處理量800萬噸的尾礦骨料生產線，從試產分析，可節(jié)約廢料專門存放所使用的土地100畝/年，延長輸送系統(tǒng)、庫容壽命帶來的效益約90萬元/年，目前生產砂石產品的利潤630萬元/年，總經濟效益合計約1320萬元/年。

　　北京密云鐵礦，目前年生產精礦粉45萬噸，產生圍巖200多萬噸，尾礦砂100萬噸。圍巖已全部加工成建筑骨料，產值約4000多萬元。尾礦砂中全部作為建筑細骨料，其中，30%直接作為建筑用砂，其余用于建筑磚和砌塊等產品，產值約1000多萬元。基本做到尾礦的零排放，已初步建成花園式礦山。歷年積累的尾礦也處理了將近2000萬噸，為解決首都建設用骨料做出了貢獻，產生了巨大的社會和經濟效益。

　　四、重要意義

　　1、  開發(fā)尾礦骨料不僅僅解決了建筑骨料的資源問題，而且，對提高建筑骨料的質量，保證用戶的權益都有積極的作用。因為，尾礦骨料都是機械化生產，有固定的生產場地和比較完善的組織管理，要求人員素質相對高一些，與大多數(shù)天然砂石的單純挖采和流動性作業(yè)相比，骨料質量的穩(wěn)定性要高得多。對提高整個砂石行業(yè)技術進步有積極的意義。

　　2、目前，多數(shù)礦山面臨著礦石品位逐年降低、產品結構調整和企業(yè)結構調整的問題。資源的二次利用、使多余設備和職工的安置得到適當?shù)慕鉀Q，對維護企業(yè)和社會的穩(wěn)定具有積極的作用。

　　3、開發(fā)尾礦骨料在環(huán)境保護上的意義就更為明顯，它不僅減少了開采天然砂石對環(huán)境的破壞，而且減少了尾礦本身對環(huán)境的破壞，變廢為寶，節(jié)約資源，完全符合建設節(jié)約型社會和可持續(xù)發(fā)展的基本國策。

　　五、存在的問題

　　1、政策待明確。究竟能否長期利用尾礦資源作為建筑骨料資源是一個新問題，目前尚無明確的規(guī)定，各地做法不一。產生尾礦的企業(yè)并不全是生產尾礦骨料的主體，有借助社會力量處理的現(xiàn)象。但由于沒有明確規(guī)定，使得多數(shù)社會生產企業(yè)不敢大膽投入，特別是環(huán)保上的投入，存在短期急功近利行為，又造成新的污染。由此又制約了尾礦骨料的發(fā)展，更不利于對尾礦資源的合理利用及對環(huán)境的徹底保護。

　　2、產生尾礦企業(yè)對尾礦的利用不夠重視，與主業(yè)產品相比，尾礦生產骨料的經濟價值比主業(yè)產品要低很多，由于目前市場對尾礦骨料還缺少認識，推廣應用要一定過程，導致部分企業(yè)在尾礦處理上開展遲緩。

　　3、人工砂石是近些年才開始在建筑市場應用，由于對人工砂石認識不足，導致對尾礦骨料的接受有一定困難。

　　4、尾礦的定義需要重新認識。目前所指尾礦，完全是礦山的廢棄物。但隨著資源的變化，出現(xiàn)新的問題。例如，在允許在干河道開采天然砂石的地區(qū)，留存了大量超建筑骨料規(guī)格的石塊，同樣破壞環(huán)境，占用土地，如果把這些資源也作為尾礦對待，則又是新的資源。

　　六、 結束語

　　開發(fā)尾礦骨料用于建筑工程是完全可行的，是實現(xiàn)資源、環(huán)境、經濟和社會的全面協(xié)調與可持續(xù)發(fā)展的、落實循環(huán)經濟的有效措施。但也是一個新事物，是一個系統(tǒng)工程，需要政府的支持，國土、建設、環(huán)保、稅務等各管理部門協(xié)調與配合。需要采礦和建筑行業(yè)的交融，目前，還不能完全靠市場調節(jié)。有關設計、科研、檢測、生產和使用單位也要提高認識，統(tǒng)一思想，為利用尾礦骨料創(chuàng)造條件。

　　參考文獻

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