20 年來尾礦整體利用實踐經(jīng)驗,,礦山廢石及選廠尾礦可作為鐵路、公路道渣,、混凝土粗骨料,。多種礦山尾礦可作為建筑用砂、免燒尾礦磚,、砌塊,、廣場磚、鋪路磚及新型墻體材料原料,,有些礦山可制陶瓷墻地磚,、瓦,、輕質(zhì)材料;許多礦山尾礦已成為良好的水泥材料,,有望形成尾礦水泥系列,;高硅尾礦可作玻璃,;不少尾礦可制微晶玻璃:有望成為新材料原料,,日益得到社會承認(rèn),成為社會新生產(chǎn)力的組成部分,。
2 礦業(yè)廢渣綜合利用現(xiàn)狀
2.1 煤矸石的綜合利用
煤矸石是采煤過程中產(chǎn)生的廢渣,,包括巷道掘進(jìn)過程中的掘進(jìn)矸石、采煤過程中從頂板,、底板及夾層里采出的矸石,。它是成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量低、比較堅硬的黑色巖石,,是由碳質(zhì)頁巖,、碳質(zhì)砂巖、頁巖,、粘土等組成的混合物,。我國各地煤矸石化學(xué)成分相差很大。隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,,國外的主要煤炭生產(chǎn)國和我國都已有了數(shù)以億噸計的煤矸石,,并且仍在繼續(xù)增加。煤矸石的堆積不但占用了大量土地,,而且其中硫化物的散發(fā)會污染大氣和水源,,其中的黃鐵礦易被空氣氧化放出熱量,甚至引起自燃,,煙霧也污染環(huán)境,。當(dāng)然,煤矸石也是一種可用的資源,。含碳量較高的煤矸石可直接供沸騰爐作燃料,;含碳量低的可用于磚瓦、水泥等建材的生產(chǎn),,含碳量極低的可填坑造地或用作路基材料,。利用煤矸石還能制造一些化工產(chǎn)品。
2.2 廢石及尾礦用作采礦充填料
采礦廢石用作充填料充填地下采空區(qū),,既可節(jié)省專門去開采填充料的費用,,又可減少地表廢石堆的面積,還可以減少或消除廢石對環(huán)境造成的危害,。國內(nèi)很多礦山都采取了這一措施,,收到了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益,。我國鈾礦山的廢石已大都用充填料回填了采空區(qū)。
2.3 用尾礦粗砂作混凝土骨料
它是將尾礦的直接利用,,未經(jīng)過再選規(guī)類為非金屬用于制備建筑材料,。這是本文討論的重點。
2.4 從廢石或尾礦中回收有用金屬
廢石及尾礦中常常含有多種有用元素,,回收和提取這些元素,,不但能在經(jīng)濟(jì)上帶來收益,而且可以減輕廢石和尾礦對環(huán)境的污染,。
3 礦業(yè)廢渣制作混凝土砌塊工藝
3.1 混凝土的制備工藝
主要指的是混凝土拌和物的攪拌,。混凝土拌和物的攪拌,,除了能混合作用外,,還能起到一定的塑化和強化作用。生產(chǎn)混凝土砌塊的混凝土,,一般采用干硬性的普通混凝土或輕質(zhì)混凝土,,干硬性混凝土由于水泥用量和加水量都比較少,集料難于自由拌和,,故宜采用強制性攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌,。
混凝土的攪拌時間,對拌和物的勻質(zhì)性有明顯影響,。攪拌時間過短,,則拌和不勻,會降低混凝土的強度和易性,;攪拌時間過長,,不僅會影響攪拌機(jī)的效率,而且會使混凝土的和易性又重新降低或產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象,?;炷翍?yīng)攪拌至各種組成材料混合均勻,顏色一致,,對于高強度混凝土,、干硬性混凝土尤應(yīng)注意。在拌和物的攪拌過程中,,自全部材料裝入攪拌筒起,,至混凝土由筒中開始卸料時為止,延續(xù)的時間最短,。
3.2 混凝土砌塊的成型工藝
成型是混凝土砌塊生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序,。由于混凝土砌塊是半干硬性或干硬性混凝土(流動性差),采用振動加壓密實成型是比較理想的工藝方法。其優(yōu)點是:小砌塊成型質(zhì)量好,、成型效率高,、水泥消耗少、成本低,、可以立即脫模養(yǎng)護(hù),,使砌塊生產(chǎn)方式具有較大的靈活性。主要缺點是:成型時振動噪音大,。
制作試件的試模由鑄鐵或鋼制成,,具有足夠的剛度并拆裝方便。試模的表面應(yīng)通過機(jī)械加工,,其不平度應(yīng)為每100 mm不超過0.05 mm,。組裝后各相鄰面的不垂直度不超過±0.5°。制作試件前,,將試模擦干凈并在其內(nèi)壁涂上一層礦物油脂或其他脫模劑。采用振動臺振動成型時,,將混凝土拌和物高出試模上口,。振動沿試模在振動臺上自由跳動。振動持續(xù)到混凝土表面出漿為止,,刮除多余的混凝土,,并用抹刀抹平。
3.3 混凝土砌塊的養(yǎng)護(hù)工藝
養(yǎng)護(hù)是混凝土砌塊生產(chǎn)的基本工序之一,,它對混凝土砌塊的質(zhì)量影響很大,。養(yǎng)護(hù)的目的是為了保證混凝土凝結(jié)硬化得以正常進(jìn)行,使砌塊能獲得所需要的物理力學(xué)性能和耐久性,。養(yǎng)護(hù)是混凝土砌塊生產(chǎn)過程中時間最長的工序,,通常占整個生產(chǎn)周期的80%~90%,
混凝土砌塊養(yǎng)護(hù)工藝有三要素,,即養(yǎng)護(hù)濕度,、溫度和養(yǎng)護(hù)延續(xù)時間。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件成形后應(yīng)覆蓋表面,,以防止水分蒸發(fā),,并在溫度為(20±5)℃情況下靜置一晝夜到兩晝夜,然后編號拆模,。拆模后的試件立即放在溫度為(20±3)℃,,濕度為90%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)試件應(yīng)放在架上,,彼此間隔為10~20 mm,,并避免用水直接沖淋試件?;炷猎嚰跇?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d 后進(jìn)行試驗,。
4 礦業(yè)廢渣制作混凝土砌塊力學(xué)性能測試
4.1 礦業(yè)廢渣混凝土配合比設(shè)計
本試驗采用的馬鞍山鐵礦選礦后的尾礦,,骨料都是用的尾礦,對尾礦進(jìn)行成分分析所得結(jié)果為:主要SiO2 和 Fe2O3,,其中SiO2 含量 60%,,F(xiàn)e2O3 含量20%,還含有 Al2O3 ,、MgO,、CaO 等。因此尾礦的主要含的有硅,、鐵,、鈣、鎂,、鋁等,,其中不含硫及其它有害成分。通過計算,、試配和配和比的確定,,本試驗所采用的配合比見表1。
其中水灰比:W/C=0.7,,混凝土的試配強度為20 MPa,,細(xì)骨料是粒徑大于5 mm 的尾礦。
4.2 尾礦砂篩分析實驗
尾礦砂篩分析試驗所需篩的規(guī)格可根據(jù)需要選用相應(yīng)篩孔尺寸的圓孔或方孔篩,。本試驗細(xì)骨料所選用的最大孔徑為5 mm,,粗骨料所選的最大孔徑為16.5 mm。
本試驗取試樣500g,,按0.630 mm 篩孔的累計篩余量為65%,,屬Ⅱ區(qū)。石子顆粒配為公稱粒級5~20 mm 的連續(xù)粒級,。
砂的視密度為3 438.4 kg/m3,;石子的視密度為2815kg/m3;砂的堆積密度為1480kg/m3,;砂的吸水率為7.7%,;石子的吸水性能率為2.8%。
4.3 礦業(yè)廢渣混凝土試塊的力學(xué)試驗
制作試塊的尺寸為150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)試塊,,經(jīng)過在實驗室常溫養(yǎng)護(hù)28d以后,,在力學(xué)試驗機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能測試" title="性能測試">性能測試。
試驗結(jié)果表明,,其抗壓強度比一般混凝土稍高,,而且后期強度遠(yuǎn)高于一般混凝土。
5 混凝土砌塊工程應(yīng)用前景展望
(1)節(jié)地?;炷疗鰤K建筑能耗低,,符合國家技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展政策。
(2)自重輕,。減少了上部結(jié)構(gòu)的荷載,,有利于建筑抗震。小砌塊的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為390 mm×190 mm×190 mm,,空心率為47%,,重約18 kg,相當(dāng)于9.6 塊標(biāo)準(zhǔn)磚,,墻體自重減少30%左右,;
(3)施工速度快。1m2 的140m 厚磚墻用標(biāo)準(zhǔn)磚192塊,;490 mm 厚的磚墻需用標(biāo)準(zhǔn)塊256 塊,,大幅地降低了砌筑工人的勞動強度,可提高砌筑速度40%~90%,。
(4)節(jié)約砂漿,。與粘土實心磚相比可節(jié)約砂漿60%左右;
(5)國外混凝土砌塊應(yīng)用和發(fā)展的經(jīng)驗和國內(nèi)大量混凝土砌塊配筋砌體的實踐證明,;配筋和注芯不僅提高砌體的強度,還可以大大改善砌體變形的能力,,把脆性材料變成了有較好延性的彈塑性材料,,并且有較好的抗震性能;
(6)鋼材用量適中,。與同等規(guī)模的磚混結(jié)構(gòu)相比,,鋼筋用量增加30%左右,每m2 建筑面積的含鋼率為20~25 kg,;
(7)節(jié)約投資,。與功能相同其他形式的建筑相比,每m2建筑造價減少1%~8%,,同時還可免除墻改費,、投資方向調(diào)節(jié)稅等,綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著,。
國內(nèi)試點工程及國外資料綜合分析表明:高層混凝土砌塊配筋砌體結(jié)構(gòu)與同等規(guī)范的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,,工程造價降低10%~25%,三材(鋼材,、水泥和木材)用量減少30%~50%,,施工周期縮短1/3 以上。
綜上所述,砌塊建筑有諸多的優(yōu)越性,。發(fā)展砌塊建筑要加大宣傳力度,,政府企業(yè)并舉。國家從保護(hù)環(huán)境,、節(jié)約能源的長遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā)制定了相關(guān)的政策法規(guī),,各級建委、規(guī)委,、墻改辦的正確領(lǐng)導(dǎo)和支持,,為砌塊建筑的發(fā)展提供了廣闊的空間。各個建設(shè)單位尤其是房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)還要改變觀念,,做推廣砌塊建筑的主力軍,。目前,北京市板式小高層建筑仍主要采用全現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),,砌塊建筑仍處于試驗階段,。砌塊實際使用量不足現(xiàn)有產(chǎn)量的1/3,這表明,,傳統(tǒng)的觀念還沒有改變,,宣傳的力度不夠,普通百姓對砌塊還不夠了解,,砌塊建筑給社會帶來的綜合效益還未被認(rèn)可,。