尾礦礦渣處理有什么用？

近十幾年來(lái),干粉砂漿作為繼預(yù)拌混凝土之后的又一新型綠色建筑材料,以其所具有的節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、確保建筑工程質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用等方面的突出優(yōu)勢(shì),得到了政府層面的大力倡導(dǎo)和工程領(lǐng)域的積極推廣使用。

與此同時(shí),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,由工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及應(yīng)用過(guò)程產(chǎn)生的廢棄物與日俱增。僅以礦山尾礦為例,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)現(xiàn)有規(guī)模礦山超過(guò)800多座,年尾礦排放量達(dá)3億噸以上,用于堆放這些尾礦的耕地約需3萬(wàn)畝,堆放費(fèi)用10億元。

此外,還造成大量的環(huán)境污染。在干粉砂漿產(chǎn)品中,常用到的工業(yè)廢棄物包括粉煤灰,各種礦渣、冶金渣、廢橡膠粉、脫硫石膏等。鑒于粉煤灰的綜合利用已有很多成功的實(shí)例。本文主要綜述礦渣、鋼渣、廢橡膠粉等應(yīng)用于干粉砂漿方面的研究進(jìn)展。礦渣是礦石經(jīng)過(guò)選礦或冶煉后的殘余物,尾礦是礦石經(jīng)過(guò)分選作業(yè)以后,其有用成分含量最低的礦石。在大多數(shù)情況下,兩者是有一定聯(lián)系的。但是,由于各地礦渣和尾礦的組分差異,它們?cè)诟煞凵皾{中的作用研究結(jié)果也不盡相同。

張友貴等利用浙江湖州某露天礦區(qū)的尾礦,建立機(jī)制砂生產(chǎn)線,生產(chǎn)了高標(biāo)號(hào)機(jī)制砂。經(jīng)檢測(cè),各項(xiàng)指標(biāo)符合《建筑用砂》GB/T14684-2001標(biāo)準(zhǔn)要求。但有研究建議,從保證砂漿工作性和強(qiáng)度考慮,礦渣代砂的比例應(yīng)控制在50%～80%范圍內(nèi)。曹素改等利用承德某礦業(yè)生產(chǎn)中排放的礦渣和尾礦,以礦渣并復(fù)配粉煤灰、激發(fā)劑替代部分水泥,以粗尾礦代替河砂制備干粉砂漿。測(cè)試結(jié)果表明,配制的地面砂漿、抹灰砂漿、砌筑砂漿等產(chǎn)品的稠度、分層度、保水性、凝結(jié)時(shí)間以及28d抗壓強(qiáng)度都達(dá)到理想的指標(biāo)水平。并且發(fā)現(xiàn),尾礦部分代砂的砂漿干收縮正確值在各齡期均比傳統(tǒng)的水泥砂漿低,甚至后期略顯膨脹。莊梓豪等研究了在固定水膠比和摻有改性膨潤(rùn)土、纖維素醚和可再分散膠乳膠粉條件下,磨細(xì)礦渣對(duì)干粉砂漿流動(dòng)度、保水率和力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),礦渣對(duì)干粉砂漿流動(dòng)度的影響不大,保水率有所降低,磨細(xì)礦渣可以提高干粉砂漿的后期強(qiáng)度。這可能是由于礦渣的活性不如水泥,在較短的齡期內(nèi)未能與水泥漿體中CH反應(yīng)產(chǎn)生足夠的硬度,而隨著齡期增長(zhǎng),反應(yīng)程度提高后,砂漿的力學(xué)性能也好慢慢增加。并且,通過(guò)礦渣對(duì)干粉砂漿孔結(jié)構(gòu)影響的研究發(fā)現(xiàn),礦渣能夠在一定程度上減少砂漿中多害孔的數(shù)量,使多害孔向少害孔和無(wú)害孔轉(zhuǎn)變,優(yōu)化砂漿孔結(jié)構(gòu)的分布。李毅等系統(tǒng)研究了川化工產(chǎn)生的磷渣在保溫砂漿中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明,經(jīng)復(fù)合激發(fā)劑處理的磷渣礦粉,對(duì)保溫砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量影響不大,但可以提高保溫砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度,同時(shí)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)略有減少。張長(zhǎng)森等采用江蘇某地礦渣為細(xì)骨料,研究了保溫砌筑砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)、收縮率、抗凍性和力學(xué)性能的影響。研究表明,當(dāng)以礦渣為細(xì)骨料時(shí),可以降低干粉砂漿的干燥收縮率并能提高保溫砂漿的強(qiáng)度,這可能是由于礦渣具有一定的增塑減水作用,可以有效改善砂漿的和易性。因此,在同樣稠度下,以礦渣為細(xì)骨料的砂漿用水量較少。但是在一定程度上增大了保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)。

鋼渣在干粉砂漿中的應(yīng)用研究鋼渣是鋼鐵工業(yè)主要廢渣之一,主要來(lái)自于金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物,被侵蝕的爐襯料和爐材料、金屬爐料帶入的雜質(zhì)和為調(diào)整鋼材性質(zhì)而加入的造渣材料。其排放量約占鋼產(chǎn)量的15%～20%。由于鋼渣種類多、處理難度大、牽涉面廣,所以絕大部分鋼渣棄置于江河或堆占農(nóng)田,造成環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。

鋼渣是經(jīng)高溫熔融后自然冷卻,其機(jī)械強(qiáng)度較高,經(jīng)過(guò)加工處理后可以替代河砂。同時(shí),鋼渣的化學(xué)組分接近于水泥熟料,雖然其膠凝活性較低,但是在早強(qiáng)激發(fā)劑的作用下,鋼渣可以替代部分水泥。因此,鋼渣在干粉砂漿中的應(yīng)用研究已受到人們的普遍關(guān)注。

用寶鋼集團(tuán)的高爐干渣作為細(xì)集料用于干粉砂漿。研究結(jié)果顯示,高爐干渣經(jīng)顆粒級(jí)配篩分試驗(yàn)取細(xì)度模數(shù)為2.5的中砂,在相同稠度下,干渣砂漿的需水量比普通干粉砂漿高,但保水性較好,當(dāng)干渣摻量為50%時(shí),砂漿的分層度略優(yōu)于普通干粉砂漿。在代砂比例高至90%時(shí),干渣代砂砂漿的強(qiáng)度沒(méi)有不利影響。秦鴻根等采取激發(fā)和增稠技術(shù),配制摻鋼渣微粉的高性能干粉砂漿取代石灰膏及部分水泥,并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,不同強(qiáng)度等級(jí)的干粉砂漿工作性能良好,其稠度在60～80mm,分層度均在10～18mm,滿足現(xiàn)行砂漿標(biāo)準(zhǔn)。并且還具有良好的力學(xué)性能,摻鋼渣微粉的干粉砂漿不僅可以提高砂漿的早期強(qiáng)度,而且可以持續(xù)提高后期強(qiáng)度,其力學(xué)強(qiáng)度即使將試件長(zhǎng)期置于水中,也未觀察到下降。呂林女等以武鋼產(chǎn)的鋼渣微粉和礦渣粉取代部分水泥用于制備干粉砂漿。結(jié)果顯示:在砂漿中單摻鋼渣粉或復(fù)摻鋼渣粉、礦渣粉均有利于提高其保水性能,但泌水現(xiàn)象仍然存在。如果同時(shí)摻入0.15%及以上的纖維素醚可有效解決其離析泌水現(xiàn)象,且顯著提高鋼渣砂漿的強(qiáng)度。熊付剛將鋼渣干燥破碎后過(guò)4.74mm的篩作為細(xì)集料取代砂制備鋼渣砂漿,研究了鋼渣摻量對(duì)砂漿強(qiáng)度、工作性能、收縮性能和抗凍性能的影響。結(jié)果表明,鋼渣摻量對(duì)新拌砂漿的工作性能影響明顯,砂漿拌合物的稠度隨鋼渣摻量的增加先增大而減小,砂漿的彈性模量隨鋼渣摻量的增加先增大后減小。在鋼渣摻量較低時(shí),鋼渣砂漿與普通砂漿的自然養(yǎng)護(hù)干燥收縮值比較接近,在摻量為40%時(shí),干燥收縮值相對(duì)最小,在摻量大于60%時(shí),干燥收縮值偏大。砂漿的抗凍性隨著鋼渣摻量的不同差異很大,40%摻量的鋼渣砂漿的抗凍性能最好。