尾礦做建筑用骨料的應(yīng)用研究

摘要：本文綜述了利用尾礦生產(chǎn)建筑骨料的產(chǎn)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(yīng)用，介紹了其研究應(yīng)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(guān)鍵詞：尾礦尾礦骨料骨料建設(shè)骨料混凝土

　　一、解決建筑骨料資源迫在眉睫

　　建筑用骨料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(cè)算，全國(guó)每年建筑骨料用量約為50多億噸。目前我國(guó)大多數(shù)地區(qū)應(yīng)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(shí)內(nèi)不可再生和長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)?，可以斷言，建筑骨料的供需矛盾今后將更為突出，不僅價(jià)格會(huì)越來(lái)越高，同時(shí)要影響工程建設(shè)的進(jìn)展與質(zhì)量。

　　由于砂石資源短缺，價(jià)格上漲，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，出現(xiàn)了無(wú)償、無(wú)序、無(wú)度的“三無(wú)”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(shì)穩(wěn)定、防汛排洪、水路交通與有關(guān)設(shè)施，因挖砂而導(dǎo)致橋毀路斷的消息屢見報(bào)端；城市丘陵山地石料場(chǎng)的開采，嚴(yán)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(chǎn)、貯存、和運(yùn)輸過程中還造成對(duì)空氣和環(huán)境的污染，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。

　　為此，2001年10月25日，國(guó)務(wù)院頒布了《長(zhǎng)江河道采砂管理?xiàng)l例》。2003年5月底，北京市全面關(guān)閉了市行政區(qū)內(nèi)的河道采砂。2003年6月起，蘭州市實(shí)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(yīng)出臺(tái)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(shí)、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(guó)有大量的金屬礦和非金屬礦，前兩年統(tǒng)計(jì)，共有國(guó)有礦山1萬(wàn)多座，鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體及個(gè)體礦山28萬(wàn)個(gè)，在采礦和加工過程中伴隨產(chǎn)生約20%—80%的尾礦，有相當(dāng)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(wàn)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(zhì)，飛揚(yáng)粉塵、污染大氣，特別是尾礦壩逐年增高，極易滑坡，造成對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)的侵害，危害很大，僅近一年的時(shí)間，山西、河北、陜西等地的尾礦潰壩見報(bào)的就發(fā)生3起，造成31人死亡。另外，尾礦維護(hù)、管理、運(yùn)行費(fèi)用大，據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年要花費(fèi)10—15億元堆放尾礦。

　　尾礦作為固體廢棄物是一個(gè)相對(duì)的概念。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(chǎn)結(jié)合起來(lái)，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(shè)用骨料資源問題，是一舉兩得的好事。

　　三、尾礦骨料的研究應(yīng)用結(jié)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(duì)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(duì)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(qiáng)度、良好的級(jí)配和粒形，不含有害雜質(zhì)、粘土和有機(jī)物等雜質(zhì)，化學(xué)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(zhì)和鈣質(zhì)氧化物，筆者依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T14684《建筑用砂》、GB/T14685《建筑用卵石、碎石》對(duì)幾個(gè)地區(qū)的尾礦進(jìn)行了檢驗(yàn)，由于骨料的顆粒級(jí)配、針片狀含量、石粉含量、泥塊含量這些指標(biāo)是可以在生產(chǎn)過程中通過改變?cè)O(shè)備和工藝參數(shù)來(lái)調(diào)整和控制的，對(duì)尾礦能否制建筑骨料無(wú)決定影響，而強(qiáng)度、有害物質(zhì)、堅(jiān)固性是判定尾礦能否制建筑骨料的關(guān)鍵，堿骨料反應(yīng)及放射性是決定建筑骨料使用場(chǎng)合的指標(biāo)，故將有關(guān)此類指標(biāo)的部分檢驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表一。表一略.

　　注1：表中所列國(guó)標(biāo)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(yīng)

　　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(yīng)的尾礦可以通過原料選擇和控制骨料使用范圍來(lái)解決應(yīng)用問題。當(dāng)然，從另一方面也說(shuō)明了，并非所有的尾礦都能用來(lái)制建筑骨料，在建筑骨料的生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原料的檢驗(yàn)，以保障建筑骨料的質(zhì)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(jí)配、粒形甚至顏色都與天然骨料有明顯的不同，在全國(guó)推廣使用還較少，大多數(shù)的使用單位還不認(rèn)識(shí)和不接受尾礦骨料，特別對(duì)尾礦砂的使用陌生。其實(shí)，天津市87年就在近萬(wàn)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(yīng)用了河北三河的尾礦人工砂，不僅在當(dāng)時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且，到目前工程質(zhì)量依然良好。