尾矿砂混凝土研究现状

【摘 要】 铁尾矿是矿石工艺经过筛选后残留的废渣，随着铁矿石的大量开采，铁尾矿砂的污染和占地问题成为亟待解决的重要环境资源难题。本文通过介绍目前国内外关于铁尾矿砂的回收利用情况和研究现状，对相关研究成果进行了简要的总结叙述，希望可以为相关领域研究提供一定的参考价值。

【关键词】铁尾矿砂；混凝土；研究

引言

随着现代化建设和推进城镇化的进一步发展，对建筑材料的需求量逐渐增大，而大量开采河砂造成了不可再生资源的流失，同时对生态环境带来了极大地压力。同时，各地矿石开采的过程中产生大量的尾矿堆积侵占土地资源，并且尾矿的排放量在逐渐增长。废弃的尾矿不仅增加了企业的成本，污染环境还存在着严重的安全隐患。研究发现，铁尾矿砂经过加工可以用做建筑用砂。這样将铁尾矿砂作为建筑材料，不仅解决了资源短缺问题，同时减少了环境污染问题，缓解了用地压力和生产成本，对建筑生产具有十分重要的意义。

一、尾矿国内外利用现状

在矿石日益贫乏的今天，尾矿作为二次资源已受到全世界的重视。美国、加拿大等国对铁尾矿的综合利用进行了较早的资金投入，并取得了明显的经济效益和社会效益[1]。20世纪90年代开始，美国对尾矿作为复垦土的利用价值做出了很大贡献，美国一些矿业公司对复垦土营养结构进行科学调整，适宜种植植物，并且具有自我调节功能。印度采用水利旋力和磁力分离技术从铁尾矿中回收含铁61%～65%的精矿。加拿大铁矿公司在当地政府、各投资方、环保组织及一些高校的共同努力下制定尾矿管理方案，并确立了“尾矿生态化”计划，并将废弃尾矿改建成生态区。

二、铁尾矿砂混凝土研究现状

对于尾矿砂综合利用的相关研究，我国较国外相对起步较晚。近几年，一些研究院所、高等院校等单位与矿山企业紧密合作，在从尾矿中回收有价金属与非金属元素、尾矿制作建筑材料、磁化尾矿作土壤改良剂等方面已取得了一些实用性成果。但我国矿山的尾矿综合利用率仅有7左右。如何使尾矿充分利用以至最佳仍是目前复杂棘手的问题，需要多方面共同配合努力下进行调查研究，才能确定出最佳利用手段。

许发松[2]在2006年进行了尾矿砂石在混凝土中的研究与应用，试验结果表明：铁尾矿砂混凝土与天然砂混凝土相比较，拌合物性能基本相同，抗压强度、弹性模量、抗碳化、钢筋锈蚀等性能均有所提高；并且抗冻性能和变形能力也有所提高。

卞立波，宋少民[3]在2008年进行了尾矿细砂混凝土抗氯离子渗透试验，试验结果表明：在粉煤灰、水胶比和石子空隙率较低情况下，铁尾矿砂混凝土的密实性较好，并且具有较强的抗氯离子渗透能力。宋裕增，刘淑婷，蔡基伟等[4]在2009年进行了铁尾矿砂混凝土的和易性和强度特点的试验。试验研究分析表明：铁尾矿砂混凝土的流动性和泌水性比普通混凝土要差。用活性掺合料优化配合比情况下：水胶比较大时，铁尾矿砂混凝土的强度比普通混凝土略高；水胶比较小时，铁尾矿砂混凝土强度略低。铁尾矿砂作为细骨料时，配制的混凝土强度较低。

蔡基伟，封孝信，赵丽等[5]在2009年进行了铁尾矿砂混凝土的泌水性试验，试验结果分析表明：铁尾矿砂混凝土的流动性能和保水性能对比于天然砂混凝土较差；配合比相同时，铁尾矿砂混凝土的泌水率高于天然砂混凝土。在控制水粉比时采用硅质石粉矿物掺合料，并按最佳水粉比适当减少高效减水剂对配合比进行优化，能有下控制混凝土泌水性能。

张少波[6]在2009年进行了铁尾矿砂混凝土流变性能研究，试验结果分析表明：铁尾矿砂混凝土的塑性粘度系数比天然砂混凝土较低，屈服应力较高。

孙玉良，赵芸平，阎嘉旺[7]在2009年进行了尾矿砂石混凝土耐久性的试验研究。试验结果分析表明：强度等级较低时，尾矿砂混凝土的抗渗性能比天然砂混凝土较差；抗冻性能两者相差不大；尾矿砂混凝土的抗碳化性能较高于天然砂混凝土；当强度等级为C30时，尾矿砂混凝土的抗氯离子渗透能力比天然混凝土较差。

赵芸平，孙玉良，于涛等[8]在2009年进行了尾矿砂石混凝土施工性能的试验研究，主要探讨混凝土施工性能在尾矿砂代替天然砂后的主要变化影响。试验研究分析表明：当配合比和坍落度相接近时，尾矿砂混凝土与天然砂混凝土的泵送性能相接近无明显差异；在配合比相同时，天然砂混凝土的粘聚性和保水性优于尾矿砂混凝土；当用水量、水灰比和外加剂基本相同时，天然砂混凝土的坍落度相对于尾矿砂混凝土较大。

廖华平[9]在2010年进行了铁尾矿砂自密实混凝土施工性能及基本力学性能试验研究，试验结果分析表明：铁尾矿砂自密实混凝土工作性能随着砂率的增加而更加良好，但是超过45%时，其工作性能，流动度，填充性以及间隙通过性均降低；以铁尾矿砂作为混凝土细骨料时，其基本力学性能较好，具有一定的早强性能。

王冬卫，康洪震，刘平[10-11]在2013年进行了尾矿砂混凝土的弹性模量和泊松比试验研究以及立方体抗压强度与轴心抗压强度试验研究试验结果表明：当立方体试件强度在25-55Mpa时，铁尾矿砂混凝土的弹性模量略高于普通混凝土，强度等级在C20-C50时，铁尾矿砂混凝土的稳定泊松比接近与普通混凝土；铁尾矿砂混凝土棱柱体轴压应力-应变曲线与普通混凝土相比上升段相接近，下降段更为陡峭。

康洪震，郑燕[12-13]在2014年进行了钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结锚固性能试验研究.通过分析两种不同混凝土在不同强度等级和不同钢筋直径的粘结滑移曲线，分析实验数据得到：与普通混凝土全曲线的变化趋势相近，同时与理论的粘结滑移曲线变化基本相同，强度等级越低下降趋势越快。

参考文献：

[1]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.

[2]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）.

[3]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，2008.11.

[4]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）.

[5]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）.

[6]张少波.铁尾矿砂混凝土流变性能研究[D].唐山：河北理工大学，2010.

[7]孙玉良，赵芸平，阎嘉旺.尾矿砂石混凝土耐久性的试验研究[J].建材发展导向，2009，7（4）.

[8]赵芸平，孙玉良，于涛，等.尾矿砂石混凝土施工性能的试验研究[J].混凝土：预拌混凝土，2009（6）.

[9]廖华平.铁尾矿砂自密实混凝土施工性能及基本力学性能试验研究[D].合肥：合肥工业大学，2011.

[10]康洪震，王冬卫.铁尾矿砂混凝土弹性模量与泊松比试验研究[J].混凝土，2013.36（2）.

[11]王冬卫，康洪震.刘平.铁尾矿砂混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系[J].河北联合大学学报，2013，35（ 3） ：102-105.

[12]郑艳，康洪震，徐建新.铁尾矿砂混凝土与钢筋粘结锚固性能试验研究[J].河北联合大学学报，2014.（2）：35-37.

[13]郑艳，康洪震，王光琦. Pull-out tests of deformed bars from ferrous mill tailing concrete [J].2013 年第二届应用力学与材料国际学术会议.