鐵衛(wèi)礦砂混凝土研究現(xiàn)狀及展望

(河北建筑工程學(xué)院 河北 張家口 075000)

一、引言

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段我國面臨著建筑上的各種資源稀缺和生態(tài)環(huán)境上的污染，以至于我們不得不尋求一些可以回收利用的材料來應(yīng)對這些棘手的問題。而且尾礦的綜合開發(fā)利用，其中也蘊含著巨大的經(jīng)濟效益，對于經(jīng)濟的發(fā)展和資源的節(jié)約利用有著不可估量的重要作用。但是如果尾礦不能很好的利用起來這不僅占用了大面積的土地，同時也會造成資源的浪費，還會給人類賴以生存的生活環(huán)境帶來沉重的災(zāi)難，不過好在破壞生態(tài)平衡等問題，現(xiàn)已成為了全社會的焦點。因此，有必要研究如何合理有效地利用尾礦，以便解決資源利用、環(huán)境污染和安全隱患問題。

二、國內(nèi)外鐵尾礦的利用

(一)國內(nèi)鐵尾礦利用現(xiàn)狀

我國研究鐵尾礦比起其他國家來說開始的相對晚一點，但研究進展非常迅速。在各個高校、研究院以及各地區(qū)的鐵尾礦企業(yè)的不斷學(xué)習(xí)研究下，鐵尾礦回收利用的技術(shù)手段已經(jīng)有了顯著地提升，目前我國這個時期下鐵尾礦的再回收利用主要有以下幾個方面：1.鐵尾礦的重復(fù)選取及回收可利用的有價元素；2.鐵尾礦生產(chǎn)建筑材料；3.用鐵尾礦填充采礦之后的空區(qū)和尾礦庫的重新開墾。

1.回收有價元素。鐵尾礦的回收為我國的經(jīng)濟效益帶來很大的提升，隨著社會的不斷的前進，鐵尾礦的回收技術(shù)也在不斷的提高，但是對其他鐵尾礦仍然有不適用的地方，而且有價元素回收之后還會剩有固體污染物，依然會對環(huán)境造成污染，所以與其他回收利用的方法相結(jié)合是很有必要的。

2.鐵尾礦可制備建筑材料。清華大學(xué)田景松隋等人(2010)把鐵尾礦砂和機制砂混合配置出混合砂，根據(jù)顆粒級配的理論配制出鐵尾礦砂與機制砂的最優(yōu)的混合比例，使制成的混合砂工作性能、力學(xué)性能以及耐久性能都能夠?qū)崿F(xiàn)滿足現(xiàn)代施工技術(shù)要求的不同強度等級的混凝土。

吉林大學(xué)李亞超等人(2011)使用鞍山的鐵尾礦粉和玻璃粉作為原材料，用無壓燒結(jié)法來制備鐵尾礦建筑飾面材料。得到的研究結(jié)果顯示其物理力學(xué)性能均符合天然石材的要求，作為建筑飾面材料是完全可以的。

我國目前鐵尾礦在建筑材料得到了廣泛的應(yīng)用中，體現(xiàn)在制作墻體材料、道路材料、制磚材料、裝飾材料以及陶瓷材料。

(二)國外鐵尾礦利用現(xiàn)狀

伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)Sirkeci A.A.等人(2006)運用浮選法，在最有利的浮選條件下從迪夫里伊選礦廠的老尾礦中回收到鈷，其回收率為83.1%；回收到鎳的回收率為57.7%；回收到銅的回收率為59.0%。

美國Norland M.R.[等人(1994)在明尼蘇達州選取了2處鐵尾礦庫進行生態(tài)恢復(fù)試驗，經(jīng)過為期4年的研究調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植被的恢復(fù)率可以達到了72%。

三、鐵尾礦砂混凝土的研究現(xiàn)狀

2009年，宋裕增、劉淑婷、蔡基偉等人使用鐵尾礦砂替換天然砂的試驗，鐵尾礦石替換掉普通碎石來配制混凝土，實驗?zāi)康氖菍⒑鸵仔院蛷姸扰c普通混凝土進行對比。試驗的結(jié)果表明：普通混凝土的流動性要比使用鐵尾礦砂配制的混凝土流動性好，而且鐵尾礦砂配制的混凝土也易于離析泌水。在使用活性摻合料并對配合優(yōu)化的情況下，當(dāng)水膠比較大時，普通混凝土的強度則低于鐵尾礦砂混凝土的強度；當(dāng)水膠比較小時，普通混凝土強度會略高于其混凝土強度。若細骨料都采用鐵尾礦砂，則用普通碎石配制成的混凝土強度略高于用鐵尾礦石配制成的混凝土強度。

孫玉良、趙蕓平和閻嘉旺]研究了尾礦砂石混凝土耐久性的試驗，試驗得出的結(jié)論是尾礦砂石混凝土與天然砂石混凝土的抗凍性指標基本一致；在強度等級略低時，天然砂石混凝土的抗?jié)B性仍要高于尾礦砂石混凝土的抗?jié)B性；但是天然砂石混凝土與尾礦砂石混凝土的抗碳化性能相比，天然砂石低于尾礦砂石。

2010年，廖華平等人做了有關(guān)鐵尾礦砂自密實混凝土施工性能和基本力學(xué)性能試驗研究。研究結(jié)果得出來的結(jié)論是隨著砂率的增加，鐵尾礦砂自密實混凝土的工作優(yōu)良，符合各項指標，但是在砂率到達45%以上時，其各項指標均開始有下降的情況出現(xiàn)，例如工作性能，其流動性，填充性以及間隙通過性均降低；鐵尾礦砂代替普通砂、石英砂作為細骨料，它的基本力學(xué)性能良好，同時也有一定的早強性能，在28d時的強度能夠60MPa左右，這一結(jié)果體現(xiàn)了它也能滿足高強混凝土性能。

四、鐵尾礦砂混凝土目前還存在的問題

現(xiàn)今，有繁多的鐵尾礦砂種類，組成鐵尾礦砂的成分及結(jié)構(gòu)在任何一種不同的條件下都可能大不相同，也就說明了鐵尾礦砂存在著很大差異在物理力學(xué)性質(zhì)方面。所以在不清楚、不了解鐵尾礦砂各種性質(zhì)的狀況下，不可以輕易的對尾礦砂進行綜合利用。雖然我國目前研究鐵尾礦砂混凝土有著突飛猛進的成果，但主要有針對性的研究也就集中在幾個方面而已，比如和易性、泵送性、泌水性及強度，而相對于鐵尾礦砂混凝土的其他性能方面的研究還有所欠缺，如耐久性和抗?jié)B性。此外限制鐵尾礦砂綜合利用還有一個非常重要因素是鐵尾礦砂資源具有一定的地域性。

五、總結(jié)及對鐵尾礦砂混凝土的展望

隨著我國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國對鐵尾礦砂的研究日益增多，為我國的經(jīng)濟效益和環(huán)境保護做出來不菲的貢獻。但是現(xiàn)在仍然還有許多問題面臨著我們?nèi)ソ鉀Q

首先，對于鐵尾礦砂混凝土的抗?jié)B性研究和耐久性研究都有待探索，以便于我們可以更加充分地利用鐵尾礦砂來代替越來越少的天然砂等類似材料。其次，鐵尾礦砂的種類繁多，為了能夠更好的綜合利用，應(yīng)當(dāng)建立數(shù)據(jù)庫來統(tǒng)計不同種類、不同地區(qū)以及不同生產(chǎn)工藝的鐵尾礦的研究性能，實現(xiàn)鐵尾礦砂資源利用的經(jīng)濟性、合理性和高效性。最后，在施工性能及強度方面應(yīng)當(dāng)對不同鐵尾礦砂、同種鐵尾礦砂不同摻量以及與不同外加劑作用下制成的混凝土進行充分試驗，確保對鐵尾礦砂對混凝土的性能做好充分了解同時也是為了在生產(chǎn)生活中更好的綜合利用鐵尾礦砂。