摘要:本文研究了首钢迁安尾矿人工砂石的材性,其尾矿人工砂、石在普通商品混凝土、高密实混凝土及工程中的成功应用情况与良好效果,对解决天然砂资源短缺和尾矿资源的利用有积极的意义。
关键词: 尾矿 尾矿人工砂 人工砂 建筑用砂 商品混凝土
一、前言:
混凝土结构的大量应用,消耗了大量的天然砂石资源。占混凝土体积70%以上的砂石骨料要开山采矿,挖掘河床,全国每年建筑用砂石约需50多亿吨。以北京市为例,每年建设用砂石就要6400万吨,其中,仅用于商品混凝土的中、粗砂2002年需求量即为1400万吨。北京市市政府为了治理大气污染,改善环境,已陆续关停北京市界内的全部天然砂石场。而2003年北京建筑开复工面积高达1亿平方米,寻求替代资源迫在眉睫。
首钢矿业公司座落于河北省迁安县内,因该铁矿品位不高,因而采用以下工艺:采矿→剥岩(废弃岩石)→破碎→磁选(废弃磁滑轮碎石)→磨细→磁选(废弃尾矿砂)→磨细→磁选(废弃尾矿砂)→精矿粉。废弃岩石、废弃磁滑轮碎石占地堆放,目前已堆积10亿吨左右,每年废弃岩石还以5500万吨、废弃磁滑轮碎石以134万吨继续排放。二次磨细的废弃物(尾矿砂)混在一起水送堆坝存放,现已积存2.75亿吨,目前还以每年700万吨的速度继续排放。目前,尾矿已造成大量占地,污染环境。
首钢矿业公司距北京约200公里,该公司有自备铁路线与货场,如利用晋煤东运的空返车皮运砂进京,在京东地区使用,价格上能与优质天然砂竞争,同时使用单位还能享受免税优惠,在经济上是合理的。而在技术上是否可行,我们进行了首钢迁安尾矿在混凝土中的应用研究。
二、研究内容
1、首钢迁安尾矿砂(处理后)做建筑用砂、原状废弃磁滑轮做建筑用石的材性分析研究。
2、首钢迁安尾矿人工砂与天然砂进行商品混凝土同条件对比试验研究。
3、 尾矿砂石高密实混凝土应用技术初步研究。
4、 试点工程应用技术研究。
三、试验结果与分析
1、 首钢迁安尾矿砂的矿物组成和化学成份见表一、表二,处理后的尾矿砂做建筑用砂、原状废弃磁滑轮做建筑用石完全符合GB/T14684—2001《建筑用砂》、GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》的国家标准规定。详见表三。
2、尾矿人工砂与天然砂进行商品混凝土同条件对比试验研究
(1)试验方法与材料
A 试验方法
同时间,同成型与标准养护条件,利用相同水泥、粗骨料、外加剂、粉煤灰等材料和相同掺量配比拌制5个不同水灰比的天然砂和人工砂混凝土,对比混凝土拌合物的塌落度等和易性及混凝土3天、7天、28天抗压强度。
B 试验材料
水 泥: P.O32.5 ;28天抗压强度为46.8Mpa 。
石 子:卵碎石 ;公称粒径为5~25mm ,针片状含量:6.0% ;含泥量:0.6% ;泥块含量:0.3% 。
外加剂:泊林达外加剂厂,BLD-3泵送剂 。
粉煤灰:Ⅱ级 。
天然砂:中砂;细度模数:2.6 ; 含泥量:3.0% ;泥块含量:1.0% ;堆积密度:1448kg/m3 。
首钢尾矿人工砂: 细度模数:2.5 ;石粉含量:4.4% ;泥块含量:0.8% ;堆积密度:1488kg/m3。
表一 尾矿砂、石的矿物组成
矿物 | 石英 | 长石 | 辉石 | 磁铁矿 | 其它矿物 |
尾砂 | 40 | 20 | 20 | 10 | 10 |
成份 | SiO2 | Al2O3 | TiO2 | Fe2O3 | K2O | Na2O | CaO | MgO | SO3 | L |
尾矿 | 72.12 | 4.40 | 0.21 | 12.87 | 1.10 | 1.10 | 2.90 | 3.77 | 0.36 | 1.08 |
表三 尾矿砂、石的材性分析
检 验 项 目 | 检验结果 | ||||||
处理后尾矿砂 | 原状废弃磁滑轮 | ||||||
颗粒级配 | II区中砂,级配合格,细度模数2.8 | 5-25mm连续粒级 | |||||
石粉含量(含泥量) | 4.0 | 0.3 | |||||
泥块含量%< | 0.6 | 0.1 | |||||
有 机 物 | 合 格 | 合格 | |||||
轻物质(按质量计)% | 0.1 | — | |||||
云 母 % | 0 | — | |||||
硫化物和硫酸盐(以SO2计)% | 0.2 | 0.2 | |||||
氯化物(以氯离子质量计)% | 0 | — | |||||
压碎指标% | 21 | 8 | |||||
坚固性% | — | 2 | |||||
碱集料反应 | 无潜在碱集料反应 | 无潜在碱集料反应 | |||||
放射性 | 内照射指数(IRa) | 0.1 | 0.3 | ||||
外照射指数(Iγ) | 0.3 | 0.6 |
< 完 >