尾礦資源化利用制造綠色建材

眾所周知，礦產(chǎn)是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要資源。在礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)對(duì)礦石中某一或多個(gè)組分進(jìn)行分選利用，未被利用的組分則會(huì)作為固體廢料予以廢棄，形成尾礦。通常尾礦會(huì)被運(yùn)至指定地點(diǎn)，并筑壩儲(chǔ)存，形成尾礦庫(kù)。

我國(guó)尾礦存量巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅2013年產(chǎn)生尾礦就達(dá)16.49億噸，鐵尾礦51%，銅尾礦20%，其余為其他礦產(chǎn)尾礦。尾礦綜合利用量?jī)H為3.12億噸，綜合利用率非常低，僅為18.9%，其中，利用尾礦充填占53%，生產(chǎn)建材占43%。

除較低的綜合利用率之外，由于常采用露天堆放的形式，尾礦存在很大生態(tài)環(huán)境安全的隱患。一方面，尾礦堆積占據(jù)大量的農(nóng)用、林用土地，導(dǎo)致尾礦庫(kù)所在地區(qū)的土地資源失去平衡；另一方面，堆砌的尾礦中一些粒度較細(xì)的粉末容易被風(fēng)吹起，引起沙塵、粉塵和霧霾天氣；尾礦庫(kù)堆積得越來(lái)越高，非常容易造成滑坡和塌陷，存在巨大安全隱患。

面對(duì)尾礦綜合利用的嚴(yán)峻形勢(shì)，建材行業(yè)作為最能消納尾礦的產(chǎn)業(yè)，目前已有哪些成熟的技術(shù)和產(chǎn)品？在轉(zhuǎn)型升級(jí)的行業(yè)背景下，建材企業(yè)應(yīng)如何順應(yīng)綠色發(fā)展的大趨勢(shì)，發(fā)力尾礦資源化綜合利用制造綠色建材領(lǐng)域呢？為此，筆者訪問(wèn)了中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院研究員曹力強(qiáng)，請(qǐng)他介紹目前尾礦資源化利用制造綠色建材的相關(guān)情況。

新型建材是尾礦資源化利用的主要方向

“我國(guó)利用尾礦制作建筑材料的研究始于上世紀(jì)80年代，馬鋼姑山鐵礦是我國(guó)較早利用尾礦做建筑材料的礦山?！睋?jù)曹力強(qiáng)介紹，用尾礦制作的砂漿，其抗折、抗壓強(qiáng)度均高于黃沙，因此備受青睞。除此之外，也可利用尾礦制作燒結(jié)空心砌塊和高檔廣場(chǎng)磚，由于結(jié)構(gòu)致密，也可用作混凝土骨料。

“目前，我國(guó)對(duì)尾礦的綜合利用途徑主要包括提純非技術(shù)礦物和回收有價(jià)元素兩方面?！苯?jīng)過(guò)再利用的尾礦可制成各種建材產(chǎn)品，比如免燒磚和燒結(jié)磚、混凝土空心砌塊、燒結(jié)保溫砌塊、各種墻板、混凝土骨料、微晶玻璃和玻璃、各種砂漿、路基材料，并能用于礦坑充填等。

在應(yīng)用方面，我國(guó)尾礦資源化利用案例十分豐富。比如，利用尾礦可制作產(chǎn)品形式多樣的燒結(jié)磚和免燒磚，包括路面磚、透水磚、墻面裝飾用磚、建筑磚等；將尾礦和石灰等材料混合，采用蒸壓工藝制作成加氣混凝土，其強(qiáng)度和熱工性能均可達(dá)標(biāo)；還可根據(jù)尾礦級(jí)配、粒徑分布用于不同的混凝土骨料；尾礦用作路基材料的應(yīng)用案例也非常多，經(jīng)檢測(cè)，各項(xiàng)實(shí)際指標(biāo)均符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；還可利用尾礦生產(chǎn)水泥（鉛鋅尾礦等）、絕熱材料、微晶玻璃。

“值得注意的是，尾礦制備建材尚存在許多難點(diǎn)?！辈芰?qiáng)表示，“其成分十分復(fù)雜，利用之前需要針對(duì)性地處理，目前尚缺乏普遍使用的處理方法?！蓖瑫r(shí)，尾礦粒度級(jí)配差，會(huì)影響使用性能。尾礦制備混凝土和砂漿用骨料無(wú)專(zhuān)業(yè)設(shè)備，直接導(dǎo)致出產(chǎn)骨料產(chǎn)品粒形差、級(jí)配過(guò)細(xì)等顯著缺陷。

與此同時(shí)，目前尾礦制備建材產(chǎn)品缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等文件指導(dǎo)，技術(shù)指標(biāo)不明確，盲目使用極易導(dǎo)致工程質(zhì)量問(wèn)題。

“我國(guó)的尾礦存量龐大，尾礦以及綜合利用技術(shù)種類(lèi)多，可具體礦產(chǎn)具體對(duì)待?！辈芰?qiáng)表示，“建材行業(yè)是最能消納尾礦的產(chǎn)業(yè)，新型建筑材料應(yīng)是行業(yè)未來(lái)的發(fā)展的主要方向?！?/p>

因地制宜規(guī)劃尾礦綜合利用

“2010年起，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院就展開(kāi)了對(duì)尾礦的綜合利用研究，并建立了相應(yīng)的科研團(tuán)隊(duì)，與國(guó)內(nèi)相關(guān)礦產(chǎn)企業(yè)和政府進(jìn)行了一系列的合作。”曹力強(qiáng)介紹，研究技術(shù)涵蓋尾礦綜合利用規(guī)劃和設(shè)計(jì)、混凝土尾礦利用技術(shù)、路基材料利用技術(shù)、墻體制品尾礦利用技術(shù)、砂漿尾礦利用技術(shù)、裝飾材料尾礦利用技術(shù)、防火門(mén)尾礦利用技術(shù)、尾礦填充技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。

由于尾礦本身具有儲(chǔ)量巨大、綜合利用技術(shù)涉及范圍廣的特點(diǎn)，實(shí)施綜合利用時(shí)需要進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，充分掌握尾礦基本情況以消納尾礦儲(chǔ)量，因地制宜地提出最為適宜的尾礦產(chǎn)品體系方案，合理規(guī)劃投資規(guī)模，最終提出體系完善的尾礦綜合利用規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

“目前，已確定河北承德下轄的寬城縣為利用尾礦制作新型建材產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目地點(diǎn)，包括新型環(huán)保建材工業(yè)項(xiàng)目和傳統(tǒng)建材產(chǎn)品性能升級(jí)及功能提升項(xiàng)目。”曹力強(qiáng)說(shuō)。

據(jù)介紹，在尾礦制備混凝土骨料方面，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院與承德有關(guān)企業(yè)在鐵尾礦骨料生產(chǎn)控制技術(shù)、利用鐵尾礦骨料制備綠色高性能混凝土、石灰石屑加工生產(chǎn)石灰石粉并制備綠色高性能混凝土等方面開(kāi)展了系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)研究，進(jìn)行了大量的工程應(yīng)用，并協(xié)助企業(yè)建設(shè)尾礦砂石骨料生產(chǎn)線(xiàn)。

“尾礦磨細(xì)到一定程度還可用作混凝土的摻合料，可改善混凝土性能?！辈芰?qiáng)介紹。

利用尾礦制備混凝土礦物摻合料主要有三種應(yīng)用方式。其一，尾礦微粉直接作為礦物摻合料，效果可與II級(jí)粉煤灰相當(dāng)；其二，尾礦微粉與其他礦物摻合料同時(shí)摻入作為礦物摻合料，可制備出性能良好的混凝土。其三，尾礦微粉與其他礦物摻合料復(fù)合制復(fù)合摻合料，例如鐵尾礦、磷渣、石灰石、石膏等可按一定比例進(jìn)行梯級(jí)粉磨，制成鐵尾礦一磷渣基復(fù)合摻合料。

據(jù)悉，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院與中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司簽訂協(xié)議，開(kāi)展了“肯尼亞天然火山灰質(zhì)材料在蒙內(nèi)鐵路高性能混凝土中的應(yīng)用技術(shù)研究”項(xiàng)目。開(kāi)發(fā)利用肯尼亞當(dāng)?shù)靥烊换鹕交屹|(zhì)材料，為東非鐵路咽喉——蒙一內(nèi)鐵路成功采用天然火山灰質(zhì)材料配制高性能混凝土提供技術(shù)支撐。除此之外，還與湖北恩施有關(guān)企業(yè)合作開(kāi)展了“恩施當(dāng)?shù)負(fù)胶狭显诨炷林懈咝?yīng)用技術(shù)研究”項(xiàng)目，對(duì)恩施當(dāng)?shù)負(fù)胶狭系馁Y源化利用開(kāi)展了系統(tǒng)研究。

尾礦綜合利用技術(shù)助力新型城市建設(shè)

“除此之外，尾礦在新型城市建設(shè)領(lǐng)域也大有可為。”曹力強(qiáng)說(shuō)。

隨著我國(guó)海綿城市的逐漸興起，透水混凝土和透水磚正在成為未來(lái)的發(fā)展方向。據(jù)悉，尾礦透水混凝土主要由尾礦碎石粗骨料、膠凝材料，加水拌制而成。另外，加入顏料可以制成尾礦彩色透水混凝土，也可制成透水磚。目前，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院正依托編制《再生骨料透水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》開(kāi)展大量工程應(yīng)用實(shí)踐。

“利用土壤加固技術(shù)還可將尾礦作為路基材料?！睋?jù)曹力強(qiáng)介紹，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院已經(jīng)成功提出成套效果良好的解決方案，摻加特制的固化劑可實(shí)現(xiàn)將尾礦作為道路路基（底基層和基層），且具有較高的性?xún)r(jià)比。固硫灰渣用于修筑低等級(jí)道路的關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用正是同類(lèi)成功工程應(yīng)用案例之一。同時(shí)，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院正承擔(dān)新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目《地聚物注漿治理道路病害的關(guān)鍵技術(shù)研究》，參與編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《軟土固化劑》和《土壤固化劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。

“縱觀建筑技術(shù)和材料的發(fā)展，新型墻體材料是以后建筑技術(shù)發(fā)展的重要依托。”墻體材料由于可大量吸納尾礦，在曹力強(qiáng)看來(lái)，利用尾礦制造墻體材料是很好的思路。比如，發(fā)展砌塊、蒸壓磚、墻板材、砂漿和裝飾材料等。

（來(lái)源：中國(guó)建設(shè)報(bào)）endprint