铁尾矿砂混凝土的研究进展

刘君阳

（华北理工大学轻工学院，河北省唐山 063000）

铁尾矿砂混凝土的研究进展

刘君阳

（华北理工大学轻工学院，河北省唐山 063000）

在建筑结构中，铁尾矿砂的应用既能解决建筑用砂资源日益短缺的突出矛盾，又能减少铁尾矿砂堆存对环境污染和占用大量土地的问题。但是，目前国内外对铁尾矿砂混凝土性能的试验研究较片面，尤其是对其抗渗性能的研究就更少，本文分别介绍了国内外对铁尾矿砂混凝土性能研究的主要成果,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。

铁尾矿砂；抗渗性能

引言

随着我国建筑业的迅猛发展，混凝土的需求量不断增多。目前，全国每年消耗的混凝土中用掉的砂可达20亿吨。天然砂等短期内不可再生资源的开采，已经对生态环境造成了严重的破坏。因此，寻找适宜的材料来代替天然砂作为混凝土细集料已经刻不容缓。本文对铁尾矿砂混凝的抗渗性能进行了仔细的总结和分析，对今后开展研究和工程应用具有一定的参考价值。

1 尾矿现状

现如今矿石日益贫乏，尾矿作为二次资源的尾矿已受到了大家的重视[1-2]。在国外，尾矿的利用率可达60%以上，例如，在最优浮选条件下，美国企业Sivas-Divrigi选厂从铁尾矿中回收Co、Ni和Cu，回收率分别高达Co为94.7%，Ni为84.6%，Cu为76.8%[3]；采用先进的水利旋力及磁力分离技术，印度的铁选厂可从铁尾矿中回收61%～65%的含铁精矿[4]。另外欧洲的一些国家已经开始发展无废物矿山。

目前，我国的尾矿利用率只能达到约7%的程度[5]，这与国外60%的尾矿利用率比起来还存在着很大差距。我国矿产资源仅仅能够达到30%左右的总回收率。其中，铁矿的采选回收率约67%，有色金属矿的采选回收率相对较低，约为50%～60%，而非金属矿其采选回收率则更低，仅仅只有20%～60%。与此同时，只有2%的选矿厂能够使有益组分综合利用率为75%，综合利用率低于2.5%的伴生综合矿山数量却超过了70%。

2 铁尾矿砂混凝土的研究进展

2006年，许发松[6]对尾矿砂、石混凝土与天然砂、石混凝土的多种性能对比试验研究。研究结果表明：尾矿砂石混凝土相较于普通砂石混凝土具有相对较好的耐久性，而其拌合物的保水性、粘聚性以及流动性与普通砂石混凝土相似；同时，具有良好的抗冻性能；

2008年，研究人员卞立波，宋少民[7]对尾矿细砂细集料混凝土做了研究，研究结果表明：含有尾矿细砂配置的混凝土具有较好的密实性以及良好的抗渗性能；

2009年，宋裕增等[8]对铁尾矿砂石混凝土的强度以及和易性进行了研究，研究表明：用铁尾矿砂作为混凝土的细集料时的流动性较差，容易产生泌水离析现象，究其原因是铁尾矿砂颗粒形状相较于天然砂棱角多造成的。铁尾矿砂细集料混凝土的强度会随着水胶比和铁尾矿砂取代率的变化而发生改变；

2009年，蔡基伟等[9]对铁尾矿砂细集料混凝土和天然砂石混凝土进行了研究，试验研究表明，铁尾矿砂细集料混凝土在流动性、保水性方面不如天然砂石混凝土，其泌水率也比同条件下的天然砂石混凝土高。但是，在控制水粉比和配合比的情况下，铁尾矿砂细集料混凝土的工作性能良好，其泌水率也能够得到有效控制；

2009年，何兆芳等[10]对尾矿砂细集料混凝土的力学性能和工作性能做了系统的试验研究，研究结果表明：当使用含有适量石粉的尾矿砂作为细集料时，混凝土的离析、泌水现象明显减少，其工作性能得到改善，而在抗冻性及抗渗性方面要好于天然砂细集料混凝土。究其原因，前者是由于混凝土中孔隙被石粉填实作用，固体表的面积相对于水体积的比例有所增大，后者则是因为石粉微集料效应造成的。由于尾矿砂多棱角，这个特性使得混凝土粘结性良好，力学性能较天然集料混凝土要好；

2010年，邓初首等[11]关于尾矿砂细集料混凝土的试验研究表明，尾矿砂细集料混凝土的坍落度随取代率的减小呈现渐增的趋势，当有粉煤灰等掺合料掺入时，尾矿砂带来的和易性上的不利影响可以得到有效控制；

柴红俊等[12]对用铁矿砂当作细集料的自密实混凝土的试验结果表明，当用铁尾矿砂取代天然砂作为细集料时，随着铁尾矿砂的细度模数的变化，混凝土的和易性和强度会随之变化。在一定细度模数范围内，混凝土的粘聚性和保水性会随着细度模数的减小而越来越好，而其强度随细度模数的减小呈现比天然砂细集料混凝土小的趋势。

3 结语

用铁尾矿砂代替天然砂作为混凝土细集料，既能够解决建筑用砂短缺的危机，又可以解决尾矿堆放的危害，具有十分重要的意义。目前国内对铁尾矿砂混凝土材料性能研究工作，主要集中在对其和易性及强度的研究上，而对于铁尾矿砂混凝土耐久性的研究相对较少，尤其是对抗渗性能的研究更少，这对大规模的生产铁尾矿砂混凝土是一种严重的制约。因此，铁尾矿砂混凝土的抗渗性能的试验研究具有非常重要意义。

[1]Jorg Matschullat, Ricardo Perobelli Borba, Eleonora Deschamps. Human environmental contamination in the Iron Quadrangle[J]. Applied Geochemistry, 2000,15:193-201.

[2]普含勇，张应红. 论我国矿产资源的综合利用[J] . 矿产综合利用，2001（4）：19-22.

[3]SirkeciA A, Gul A, Bulut G. Recovery of Co, Ni and Cu from the trailings of Divrigi Iron Ore Concentrator[J]. Mineral Pro-cessing and Extractive Metallurgy Review, 2006,27(2):131-141.

[4]Das B, Reddy P S R, MisraV N. Recovery of IronValues From Tailing Dumps Adopting Hydrocyclone and Magnetic Separation Techniques[J]. Australasian Institute of Mining and Metallurgy Publication Series, 2002(2):285-289.

[5]国家环境保护局. 钢铁工艺固体废物治理[M]. 北京：中国环境科学出版社，1992.

[6]许发松. 尾矿砂石在混凝土中的研究与应用[J]. 商品混凝土，2006（3）：21-26.

[7]卞立波，宋少民. 第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C]. 北京：清华大学出版社，2008.

[8]宋裕增，刘淑婷，蔡基伟，等. 铁尾矿砂混凝土的和易性与强度特点[J]. 工程质量：研究探索，2009，27（6）：62-65.

[9]蔡基伟，封孝信，赵丽，等. 铁尾矿砂混凝土的泌水特性[J]. 武汉理工大学学报，2009，31（7）：88-91.

[10]何兆芳，邓初首. 尾矿在预拌混凝土中应用的试验研究[J]. 混凝土：实用技术，2009（9）：115-118.

[11]邓初首，夏勇. 尾矿砂在大流动性混凝土中的应用研究[J]. 矿冶工程，2010，30（1）：9-12.

[12]柴红俊，宋裕增，王星原. 铁尾矿砂的特性及对混凝土拌和物性能的影响[J]. 工程质量：研究探索，2010，28（2）：71-75.

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1007-6344（2016）02-0018-01