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由于天然砂资源短缺,价格上涨,同时考虑环境保护要求,将各类工业固体废弃物制备成细骨料代替天然砂,已成为必然的发展趋势。本研究以试验研究为主,对柞水铁尾矿筛分后循环用作建设用砂进行研究,测试了其制备建筑砂浆的尺寸稳定性能及力学性能等指标,明确了铁尾矿代砂的技术路线。主要内容和结果如下: (1)以天然砂、传统机制砂为对比样,测定了铁尾矿的化学成分及矿物组成,发现其主要以石英为主,但矿物组成较传统骨料更为复杂,特别是含有较多的铁相。热分析试验证明铁尾矿具有可靠的热稳定性且放射性符合标准要求,使用安全性得到了保证。按照建设用砂的要求,对铁尾矿还进行了有机物含量、氯离子含量、硫化物和硫酸盐含量、坚固性等指标的测试,结果符合标准要求。颗粒粒度分析表明,铁尾矿原样的颗粒级配不尽合理,粒度较细,不宜直接用于配制建筑砂浆,应进行筛分处理。 (2)为分析铁尾矿在碱性环境中的稳定性,分别进行了铁尾矿水硬活性测试,碱骨料反应测试、铁尾矿在模拟碱环境中离子溶出特性测试、以及铁尾矿中含铁相稳定性测试。结果表明铁尾矿具有和天然砂类似的惰性,不会发生明显的碱骨料反应。首次发现,在不同碱环境中,其离子总体溶出程度弱于天然砂,其化学稳定性优于天然砂。同时发现,其含铁相具有明显的稳定性。 (3)采用轮廓比率指标OR值、圆度RK值、等效椭圆周长比AIEEP值、等效圆周长比AIECP值等指标对铁尾矿、天然砂和传统机制砂的颗粒形貌进行了量化分析,并对其微观结构进行系统比较。结果表明铁尾矿的OR值最小,其二维形状尺寸差异比较大。RK值最小,其颗粒轮廓上棱角比较尖锐。铁尾矿的AIEEP值、AIECP值小于天然砂、传统机制砂,其颗粒整体轮廓的嵌所作用较好。上述差异可能对尺寸稳定性造成不利的影响。通过尺寸稳定性试验发现,铁尾矿的AIEEP值和AIECP值明显高于天然砂和传统机制砂,会影响尺寸稳定性。微观形貌表明铁尾矿表面粗糙、结构复杂,表面平整光滑程度明显劣于天然砂,其砂浆的工作性能将可能会受到影响,而颗粒间机械啮合力将会增强,对力学性能的发展有促进作用。 (4)将筛分后的铁尾矿分别制备成水泥胶砂及建筑砂浆试件,通过合理的配合比设计,研究和测试了其工作性能、力学性能、耐久性等技术指标,同时分析测定了铁尾矿中磁选颗粒对铁尾矿综合性能的影响。结果表明,铁尾矿砂浆的工程性质与天然砂差异不大,力学性能方面甚至优于天然砂,完全有望代替天然砂,能够满足工程需要。 本研究为铁尾矿机制砂的研究与应用提供了研究基础、技术支持,为制定铁尾矿机制砂应用的技术规范提供了重要参考。