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摘 要:尾矿作为矿石工业的废弃产物之一,造成了大量的土地占用和环境污染。若将尾矿用于土木工程建造材料中,一方面对废弃资源进行了再利用,另一方面也将产生较高的经济效益。本文主要以钼尾矿、铁尾矿、钨尾矿为例介绍了尾矿在土木工程建造领域的应用及其研究进展。
关键词:尾矿,土木工程建造,应用
引言:
随着社会经济的发展,我国作为第一能源生产和消费国对矿产资源的需求量日益增长。但我国对于矿物资源的开发技术并不成熟,往往会导致尾矿这一伴生产物大量的出现,尽管我国矿物利用率已经从7%上升到了14%,但是与国际平均水平的60%相比,依然有较大差距[1]。据有关统计,目前我国尾矿堆积总量达100亿吨以上[2]。大量的尾矿堆积造成了严重的环境问题以及土地堆放浪费。
尾矿中富含钼、铁、钨等元素,可通过提取进行利用,但目前我国尾矿综合使用率仅为18.90%。有关专家,从可持续发展道路的基准出发,提出了在建筑领域使用尾矿的想法,对于建筑领域,每年所消耗的材料体积较大,若能合理利用尾矿资源,可极大的改善尾矿的堆积和污染问题。
1、尾矿的应用
尾矿当中富含各类元素,但是含量各有差异,由于化学性质、物理性质的不同,在土木工程建造中的应用也不尽相同。有些尾矿其他物质的含量较少、细度适中、化学性质稳定,很容易与某些材料结合,所以可以直接应用于制备建筑材料。而有些尾矿需要经过磨细、筛选、活化等处理后才能用于制备建筑材料。
1.1钼尾矿的应用
钼矿由于产地、自然条件的不同,导致衍生的钼尾矿矿物组成也不相同,因而对于钼尾矿的应用也不同。在现有研究中钼尾矿主要用于制做混凝土、免烧砖、发泡水泥以及保温砌块等应用于土木工程建造。这些由钼尾矿作为原材料制出材料经过试验测定满足国家规范强度要求,可以用作建筑材料使用。
2017年,崔孝炜,狄燕清,刘璇等人使用钼尾矿、熟料、矿渣和石膏制备了胶凝材料,重点对钼尾矿在胶凝材料中的掺量、减水剂掺量和养护工艺对胶砂试块性能的影响进行了研究,并得出了以下结论:当钼尾矿在胶凝材料中掺量20%、减水剂掺量为0.4%、采用60℃湿热养护所制备的钼尾矿胶砂试块力学性能最好[3]。
2020年,吴同波,王晓强针对河南栾川县某钼矿尾矿料进行了试验,并根据试验结果统计分析了尾粉砂及其与黄土混合料的主要物理力学指标,并根据击实试验,对尾矿砂与不同比例黄土混合后土样的最大干密度及压实性能进行了测定,并进行了相关剪切试验,探究了不同钼尾矿砂掺加比例的情况下土样的抗剪性能[4]。
1.2铁尾矿的应用
我国大部分铁尾矿的粒度较细,只有长江中下游的粒度较粗。由于化学成分与建筑陶瓷材料、砖瓦和玻璃等成分相似,所以可用于制造该类材料。目前,除了作为骨料在混凝土中应用,还因其铺筑公路时具有良好的刚度、摩擦耐久性能等将它应用到道路的路面基层、路基填料、路面面层当中。
2016年,刘刚,姚少巍,封孝信等人对铁尾矿制备活性粉末混凝土进行了研究。通过对两种不同的养护方式在不同温度下,对混凝土试件的力学性能影响进行了对比分析发现在蒸汽养护条件下得到的混凝土强度较高。当温度为(80±2)℃时,混凝土的抗折强度、抗压强度还可以得到很大的提高。随后通过试验的结果,对之前的配合比进行了调整的得到了新的配合比[5]。
2014年,易龙生,万磊,汪洲,利用金山店铁尾矿作为路面基层材料并对其可行性进行了验证。试验主要以水泥掺量、水灰与石灰掺量、碎石掺量、聚乙烯纤维掺量对无侧限抗压强度的影响进行研究。当加入的水泥为5%、碎石为30%和聚丙纤维为1.4kg/m?时,制得的试样满足规定要求,可以作为路面基层材料[6]。
2018年,文远松,黄卫国,刘弘博利用贵州某铁矿的尾矿对其用于路面基层材料的可行性进行研究。试验从无侧限抗压强度、抗冲刷性能、回弹模量和干缩性能、抗疲劳性能五个方面进行试验,并根据试验所得出的数据绘制数值变化曲线。结果表明当尾矿粉剂量增多时,混合料的强度增长速率前期较快后期弱于前期,疲劳性能逐渐减弱,抗压强度与回弹模量、抗冲刷性能和矿粉量都显现出良好的线性关系,抗冲刷性能和无侧压强度呈现指数关系[7]。
1.3钨尾矿的应用
钨尾矿主要由脉石矿物以及围岩矿物组成,在土木工程领域现在应用钨尾矿最多的就是将其进行磨细、活化、掺入添加剂等后,应用到水泥制备当中。
2017年,朱刚雄,王海选用合适细度的钨尾矿作为生产水泥的原料,采用物理方法及化学方法对钨尾矿进行活化,对钨尾矿不同掺和量对水泥胶砂强度影响进行了研究。结果表明,当使用氧化钙作为激发剂能够改善水泥胶砂的活性[8]。
结语
在土木工程建造领域中应用尾矿,是一种有效消耗尾矿的手段,既能够缓解建筑天然材料(矿石、河沙)的匮乏,又对生态环境保护起到很大的作用.但由于现有技术的不成熟,目前全面开发尾矿的利用还较为困难。相信在未来的不断研究探索中,尾矿的利用率会越来越高,为土木工程建造做出卓越的贡献。
参考文献
[1] 崔孝炜,狄燕清,南宁,刘璇,王景行.钼尾矿骨料混凝土的试验研究[J].混凝土与水泥制品,2016(08):84-87.
[2] 孟跃辉,倪文,张玉燕.我国尾矿综合利用发展现状及前景[J].中国矿山工程,2010,39(5):4-9.
[3] 崔孝炜,狄燕清,刘璇,南宁,周春生.利用商洛钼尾矿制备混凝土[J].矿产综合利用,2017(04):102-106.
[4] 吴同波,王晓强.钼尾矿砂力学性能试验[J].山西建筑,2020,46(03):101-102+194.
[5] 刘刚,姚少巍,封孝信,胡晨光,杨立荣.利用铁尾矿制备活性粉末混凝土的研究[N].新世纪水泥导报,2016,22(05),3-8.
[6] 易龙生,万磊,汪洲.金山店鐵尾矿用作路基材料的研究[J].矿业研究与开发,2014,34(04),88-91.
[7] 文远松,黄卫国,刘弘博.贵州地区铁尾矿路用性能试验研究[J].黑龙江交通科技,2018,41(10),42-43
[8] 朱刚雄,王海.钨尾矿在水泥胶砂中的应用[J].矿产保护与利用,2017(5):82-86.
关键词:尾矿,土木工程建造,应用
引言:
随着社会经济的发展,我国作为第一能源生产和消费国对矿产资源的需求量日益增长。但我国对于矿物资源的开发技术并不成熟,往往会导致尾矿这一伴生产物大量的出现,尽管我国矿物利用率已经从7%上升到了14%,但是与国际平均水平的60%相比,依然有较大差距[1]。据有关统计,目前我国尾矿堆积总量达100亿吨以上[2]。大量的尾矿堆积造成了严重的环境问题以及土地堆放浪费。
尾矿中富含钼、铁、钨等元素,可通过提取进行利用,但目前我国尾矿综合使用率仅为18.90%。有关专家,从可持续发展道路的基准出发,提出了在建筑领域使用尾矿的想法,对于建筑领域,每年所消耗的材料体积较大,若能合理利用尾矿资源,可极大的改善尾矿的堆积和污染问题。
1、尾矿的应用
尾矿当中富含各类元素,但是含量各有差异,由于化学性质、物理性质的不同,在土木工程建造中的应用也不尽相同。有些尾矿其他物质的含量较少、细度适中、化学性质稳定,很容易与某些材料结合,所以可以直接应用于制备建筑材料。而有些尾矿需要经过磨细、筛选、活化等处理后才能用于制备建筑材料。
1.1钼尾矿的应用
钼矿由于产地、自然条件的不同,导致衍生的钼尾矿矿物组成也不相同,因而对于钼尾矿的应用也不同。在现有研究中钼尾矿主要用于制做混凝土、免烧砖、发泡水泥以及保温砌块等应用于土木工程建造。这些由钼尾矿作为原材料制出材料经过试验测定满足国家规范强度要求,可以用作建筑材料使用。
2017年,崔孝炜,狄燕清,刘璇等人使用钼尾矿、熟料、矿渣和石膏制备了胶凝材料,重点对钼尾矿在胶凝材料中的掺量、减水剂掺量和养护工艺对胶砂试块性能的影响进行了研究,并得出了以下结论:当钼尾矿在胶凝材料中掺量20%、减水剂掺量为0.4%、采用60℃湿热养护所制备的钼尾矿胶砂试块力学性能最好[3]。
2020年,吴同波,王晓强针对河南栾川县某钼矿尾矿料进行了试验,并根据试验结果统计分析了尾粉砂及其与黄土混合料的主要物理力学指标,并根据击实试验,对尾矿砂与不同比例黄土混合后土样的最大干密度及压实性能进行了测定,并进行了相关剪切试验,探究了不同钼尾矿砂掺加比例的情况下土样的抗剪性能[4]。
1.2铁尾矿的应用
我国大部分铁尾矿的粒度较细,只有长江中下游的粒度较粗。由于化学成分与建筑陶瓷材料、砖瓦和玻璃等成分相似,所以可用于制造该类材料。目前,除了作为骨料在混凝土中应用,还因其铺筑公路时具有良好的刚度、摩擦耐久性能等将它应用到道路的路面基层、路基填料、路面面层当中。
2016年,刘刚,姚少巍,封孝信等人对铁尾矿制备活性粉末混凝土进行了研究。通过对两种不同的养护方式在不同温度下,对混凝土试件的力学性能影响进行了对比分析发现在蒸汽养护条件下得到的混凝土强度较高。当温度为(80±2)℃时,混凝土的抗折强度、抗压强度还可以得到很大的提高。随后通过试验的结果,对之前的配合比进行了调整的得到了新的配合比[5]。
2014年,易龙生,万磊,汪洲,利用金山店铁尾矿作为路面基层材料并对其可行性进行了验证。试验主要以水泥掺量、水灰与石灰掺量、碎石掺量、聚乙烯纤维掺量对无侧限抗压强度的影响进行研究。当加入的水泥为5%、碎石为30%和聚丙纤维为1.4kg/m?时,制得的试样满足规定要求,可以作为路面基层材料[6]。
2018年,文远松,黄卫国,刘弘博利用贵州某铁矿的尾矿对其用于路面基层材料的可行性进行研究。试验从无侧限抗压强度、抗冲刷性能、回弹模量和干缩性能、抗疲劳性能五个方面进行试验,并根据试验所得出的数据绘制数值变化曲线。结果表明当尾矿粉剂量增多时,混合料的强度增长速率前期较快后期弱于前期,疲劳性能逐渐减弱,抗压强度与回弹模量、抗冲刷性能和矿粉量都显现出良好的线性关系,抗冲刷性能和无侧压强度呈现指数关系[7]。
1.3钨尾矿的应用
钨尾矿主要由脉石矿物以及围岩矿物组成,在土木工程领域现在应用钨尾矿最多的就是将其进行磨细、活化、掺入添加剂等后,应用到水泥制备当中。
2017年,朱刚雄,王海选用合适细度的钨尾矿作为生产水泥的原料,采用物理方法及化学方法对钨尾矿进行活化,对钨尾矿不同掺和量对水泥胶砂强度影响进行了研究。结果表明,当使用氧化钙作为激发剂能够改善水泥胶砂的活性[8]。
结语
在土木工程建造领域中应用尾矿,是一种有效消耗尾矿的手段,既能够缓解建筑天然材料(矿石、河沙)的匮乏,又对生态环境保护起到很大的作用.但由于现有技术的不成熟,目前全面开发尾矿的利用还较为困难。相信在未来的不断研究探索中,尾矿的利用率会越来越高,为土木工程建造做出卓越的贡献。
参考文献
[1] 崔孝炜,狄燕清,南宁,刘璇,王景行.钼尾矿骨料混凝土的试验研究[J].混凝土与水泥制品,2016(08):84-87.
[2] 孟跃辉,倪文,张玉燕.我国尾矿综合利用发展现状及前景[J].中国矿山工程,2010,39(5):4-9.
[3] 崔孝炜,狄燕清,刘璇,南宁,周春生.利用商洛钼尾矿制备混凝土[J].矿产综合利用,2017(04):102-106.
[4] 吴同波,王晓强.钼尾矿砂力学性能试验[J].山西建筑,2020,46(03):101-102+194.
[5] 刘刚,姚少巍,封孝信,胡晨光,杨立荣.利用铁尾矿制备活性粉末混凝土的研究[N].新世纪水泥导报,2016,22(05),3-8.
[6] 易龙生,万磊,汪洲.金山店鐵尾矿用作路基材料的研究[J].矿业研究与开发,2014,34(04),88-91.
[7] 文远松,黄卫国,刘弘博.贵州地区铁尾矿路用性能试验研究[J].黑龙江交通科技,2018,41(10),42-43
[8] 朱刚雄,王海.钨尾矿在水泥胶砂中的应用[J].矿产保护与利用,2017(5):82-86.