尾礦礦渣處理有什么用？

近十幾年來,干粉砂漿作為繼預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、保護環(huán)境、確保建筑工程質(zhì)量、實現(xiàn)資源循環(huán)利用等方面的突出優(yōu)勢,得到了政府層面的大力倡導和工程領(lǐng)域的積極推廣使用。

與此同時,隨著我國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,由工業(yè)生產(chǎn)過程及應用過程產(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,我國現(xiàn)有規(guī)模礦山超過800多座,年尾礦排放量達3億噸以上,用于堆放這些尾礦的耕地約需3萬畝,堆放費用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例。本文主要綜述礦渣、鋼渣、廢橡膠粉等應用于干粉砂漿方面的研究進展。礦渣是礦石經(jīng)過選礦或冶煉后的殘余物,尾礦是礦石經(jīng)過分選作業(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,它們在干粉砂漿中的作用研究結(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,建立機制砂生產(chǎn)線,生產(chǎn)了高標號機制砂。經(jīng)檢測,各項指標符合《建筑用砂》GB/T14684-2001標準要求。但有研究建議,從保證砂漿工作性和強度考慮,礦渣代砂的比例應控制在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)時間以及28d抗壓強度都達到理想的指標水平。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土、纖維素醚和可再分散膠乳膠粉條件下,磨細礦渣對干粉砂漿流動度、保水率和力學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),礦渣對干粉砂漿流動度的影響不大,保水率有所降低,磨細礦渣可以提高干粉砂漿的后期強度。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反應產(chǎn)生足夠的硬度,而隨著齡期增長,反應程度提高后,砂漿的力學性能也好慢慢增加。并且,通過礦渣對干粉砂漿孔結(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用。研究結(jié)果表明,經(jīng)復合激發(fā)劑處理的磷渣礦粉,對保溫砂漿的標準稠度用水量影響不大,但可以提高保溫砂漿的拉伸粘結(jié)強度,同時保溫砂漿的導熱系數(shù)略有減少。張長森等采用江蘇某地礦渣為細骨料,研究了保溫砌筑砂漿的導熱系數(shù)、收縮率、抗凍性和力學性能的影響。研究表明,當以礦渣為細骨料時,可以降低干粉砂漿的干燥收縮率并能提高保溫砂漿的強度,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熱系數(shù)。

鋼渣在干粉砂漿中的應用研究鋼渣是鋼鐵工業(yè)主要廢渣之一,主要來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。

鋼渣是經(jīng)高溫熔融后自然冷卻,其機械強度較高,經(jīng)過加工處理后可以替代河砂。同時,鋼渣的化學組分接近于水泥熟料,雖然其膠凝活性較低,但是在早強激發(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用研究已受到人們的普遍關(guān)注。

用寶鋼集團的高爐干渣作為細集料用于干粉砂漿。研究結(jié)果顯示,高爐干渣經(jīng)顆粒級配篩分試驗取細度模數(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,當干渣摻量為50%時,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,干渣代砂砂漿的強度沒有不利影響。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,并對其性能進行了研究。研究結(jié)果表明,不同強度等級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)行砂漿標準。并且還具有良好的力學性能,摻鋼渣微粉的干粉砂漿不僅可以提高砂漿的早期強度,而且可以持續(xù)提高后期強度,其力學強度即使將試件長期置于水中,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度。熊付剛將鋼渣干燥破碎后過4.74mm的篩作為細集料取代砂制備鋼渣砂漿,研究了鋼渣摻量對砂漿強度、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,鋼渣砂漿與普通砂漿的自然養(yǎng)護干燥收縮值比較接近,在摻量為40%時,干燥收縮值相對最小,在摻量大于60%時,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。