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尾礦做建筑用骨料的應(yīng)用研究

發(fā)布時間:2010-01-14 共1頁

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  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(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、是短時內(nèi)不可再生和長距離運輸?shù)模梢詳嘌裕ㄖ橇系墓┬杳芙窈髮⒏鼮橥怀觯粌H價格會越來越高,同時要影響工程建設(shè)的進(jìn)展與質(zhì)量。 
  由于砂石資源短缺,價格上漲,在經(jīng)濟利益的驅(qū)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(guān)設(shè)施,因挖砂而導(dǎo)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(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、和運輸過程中還造成對空氣和環(huán)境的污染,給國民經(jīng)濟造成嚴(yán)重?fù)p失。 
  為此,2001年10月25日,國務(wù)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(guān)閉了市行政區(qū)內(nèi)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(yīng)出臺了河道采砂管理辦法。總的措施是,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(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),飛揚粉塵、污染氣,特別是尾礦壩逐年增高,極易滑坡,造成對人身和財產(chǎn)的侵害,危害很,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(hù)、管理、運行費用,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(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。但如此量的資源,沒有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,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,骨料對混凝土的性能有重要的影響。但在多數(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(zhì)、粘土和有機物等雜質(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,尾礦成分絕部分為硅質(zhì)和鈣質(zhì)氧化物,筆者依據(jù)國標(biāo)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(jìn)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(biāo)是可以在生產(chǎn)過程中通過改變設(shè)備和工藝參數(shù)來調(diào)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(zhì)、堅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合的指標(biāo),故將有關(guān)此類指標(biāo)的部分檢驗數(shù)據(jù)列于表一。表一略.   
  注1:表中所列國標(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解決應(yīng)用問題。當(dāng)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(chǎn)中應(yīng)加強對原料的檢驗,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,多數(shù)的使用單位還不認(rèn)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(yīng)用了河北三河的尾礦人工砂,不僅在當(dāng)時取得了良好的經(jīng)濟效益,而且,到目前工程質(zhì)量依然良好。 
  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(xì)的尾礦砂。磁滑輪石可以作為建筑組骨料使用。磨細(xì)的尾礦砂決部分很細(xì),細(xì)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(jīng)旋流、篩分等處理提高其細(xì)度模數(shù)后再用。另一類是礦產(chǎn)品的篩下物、底品位的礦石、圍巖再經(jīng)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(chǎn)加工尾礦人工砂的設(shè)備和工藝不同,生產(chǎn)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(biāo)中的全部技術(shù)指標(biāo),使用單位就可以在混凝土和砂漿中放心膽使用。而對達(dá)不到國標(biāo)技術(shù)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(diào)整和改進(jìn)的。正是具有這些特點,才使尾礦骨料在配制混凝土?xí)r,砂石之間、砂石與水泥之間的結(jié)合好,密實度高。彌補了人工砂石和易性稍差、需水量帶來的不足。 
  3、應(yīng)用實例 
  從20世紀(jì)80年代起,首鋼遷安礦業(yè)公司就開始與有關(guān)單位進(jìn)行尾礦砂石開發(fā)與應(yīng)用研究。91年,尾礦應(yīng)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規(guī)模推廣應(yīng)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(yīng)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(hù)灤河水質(zhì)做出了貢獻(xiàn),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(chǎn)線,從試產(chǎn)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(chǎn)砂石產(chǎn)品的利潤630萬元/年,總經(jīng)濟效益合計約1320萬元/年。 
  北京密云鐵礦,目前年生產(chǎn)精礦粉45萬噸,產(chǎn)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(chǎn)值約4000多萬元。尾礦砂中全部作為建筑細(xì)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(chǎn)品,產(chǎn)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(shè)用骨料做出了貢獻(xiàn),產(chǎn)生了巨的社會和經(jīng)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(zhì)量,保證用戶的權(quán)益都有積極的作用。因為,尾礦骨料都是機械化生產(chǎn),有固定的生產(chǎn)場地和比較完善的組織管理,要求人員素質(zhì)相對高一些,與多數(shù)天然砂石的單純挖采和流動性作業(yè)相比,骨料質(zhì)量的穩(wěn)定性要高得多。對提高整個砂石行業(yè)技術(shù)進(jìn)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的問題。資源的二次利用、使多余設(shè)備和職工的安置得到適當(dāng)?shù)慕鉀Q,對維護(hù)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(hù)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(shè)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(chǎn)生尾礦的企業(yè)并不全是生產(chǎn)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(chǎn)企業(yè)不敢膽投入,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(hù)。 
  2、產(chǎn)生尾礦企業(yè)對尾礦的利用不夠重視,與主業(yè)產(chǎn)品相比,尾礦生產(chǎn)骨料的經(jīng)濟價值比主業(yè)產(chǎn)品要低很多,由于目前市場對尾礦骨料還缺少認(rèn)識,推廣應(yīng)用要一定過程,導(dǎo)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(yīng)用,由于對人工砂石認(rèn)識不足,導(dǎo)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(rèn)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(jié)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(jīng)濟和社會的全面協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展的、落實循環(huán)經(jīng)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(shè)、環(huán)保、稅務(wù)等各管理部門協(xié)調(diào)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(diào)節(jié)。有關(guān)設(shè)計、科研、檢測、生產(chǎn)和使用單位也要提高認(rèn)識,統(tǒng)一思想,為利用尾礦骨料創(chuàng)造條件。

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