淺談鐵尾礦砂在特種砂漿的研究進展
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摘 要 鐵尾礦砂是選礦后的廢棄物，對生態環境造成污染。本文分析鐵尾礦砂作為細集料和填料的優勢，并將鐵尾礦砂在特種砂漿中的應用進行闡述，對鐵尾礦砂在砂漿和灌漿料中的應用做出展望。
關鍵詞 鐵尾礦砂;特種砂漿;灌漿料;天然砂
引言
目前，我國建筑砂漿和水泥基灌漿料使用的細集料主要使用天然砂和石英砂，天然砂作為不可再生資源，在我國很多地方已經嚴禁開采，石英砂主要材料是玻璃，其價格昂貴，因此建筑砂漿和水泥基灌漿料行業中必須尋找新砂途徑。礦產資源經過破碎、磨礦、分選等產生大量尾礦，鐵尾礦砂是大宗固體工業廢棄物，我國每年鐵尾礦年排放量高達1.5億噸，占入選鐵礦石量的60%左右，鐵尾礦在發達國家已經得到綜合利用，而在我國利用率太低，因此鐵尾礦進行綜合利用具有重要的意義。鐵尾礦砂是礦山開采后的工業廢棄物，由于顆粒較細難以利用，堆放鐵尾礦砂，對環境和水均造成了污染，綜合利用鐵尾礦砂來緩解天然砂的緊缺迫在眉睫。
1 鐵尾礦砂在特種砂漿中的應用
鐵尾礦砂相對于天然砂和石英砂有明顯優勢：鐵尾礦本身干燥，含水率低，經簡單處理便可使用，價格相對于天然砂便宜;其次鐵尾礦砂顆粒級配可以通過破碎篩分工藝篩出不同粒徑的級配砂，可制備最優砂級配，但鐵尾礦砂形貌不規則多棱角，顆粒表面裂縫易吸水，在制備砂漿時會引起強度降低。由于鐵尾礦砂的形態、成分、顆粒級配等方面差異性比較大，目前大量學者利用鐵尾礦砂制備混凝土并對性能進行研究，但鐵尾礦砂用于水泥基灌漿料和砂漿研究較少。鮑一輪等發現[1]合理的尾礦砂顆粒級配對外保溫黏結砂漿的黏結強度和耐水黏結強度有利，尾礦砂和天然砂搭配使用，砂漿性能不如天然砂制備的砂漿。黃田勇發現[2]利用鐵尾礦砂、天然砂作為細骨料制備外墻保溫抹面砂漿時，摻加鐵尾礦砂砂漿比天然砂砂漿水量增加24%，與水泥和EPS板的拉伸黏結強度均可達標準要求。鐵尾礦砂作為骨料，采用正交試驗，對砂漿的黏結性能進行測試[3]，通過添加聚合物改性物，砂漿性能及黏結強度均提高，聚灰比對黏結砂漿影響顯著，灰尾比及骨料細度對黏結砂漿影響不大。路國忠等[4]發現尾礦代替50%天然砂，聚合物防水砂漿和易性、密實度最好，同時有相關文獻指出利用銅尾礦砂和鐵尾礦砂成功制備出性能滿足相關國家標準要求的系列普通砌筑和抹灰干混砂漿，固體廢棄物利用率高達60%以上。周文娟等[5]發現利用鐵尾礦砂制備砂漿，隨著纖維素增加，砂漿性能不斷降低，隨著萘系減水劑增加，砂漿性能呈現了先降低后提高的趨勢，隨著可分散乳膠粉的增加，砂漿性能先降低后提高，尾礦砂代替天然砂制備水泥建筑砂漿和水泥基灌漿料是完全可行的，但是對水泥基灌漿料的基礎研究比較少。水泥基灌漿料是用高強度的顆粒作為細集料，以水泥作為膠凝材料，使水泥、礦物摻和料、外加劑緊密結合在一起而制備出高強度、微膨脹、防離析的特種砂漿，現場添加一定的水與之拌勻，制備出流動性好、高強、施工性能好滿足工程要求。細骨料在灌漿料中重量比約占50%，灌漿料中一般是優選的天然砂或者石英砂，減少灌漿料中天然砂和石英砂的使用量也是緩解礦產資源短缺的途徑之一，李北星利用鐵尾礦砂取代40%～50%天然砂，添加塑性膨脹劑和補償收縮膨脹劑、多種礦物摻和料等制備了超高早強、流動性好 、塑性良好、無收縮的灌漿料;利用鐵尾礦砂制備灌漿料不僅解決了鐵尾礦砂造成的環境污染，還解決了天然砂的緊缺，為固體廢棄物的利用提供了新途徑。
2 鐵尾礦砂在特種砂漿展望和問題
綠色環保高性能灌漿料和砂漿是發展的必然趨勢，現階段不可再生資源的大量消耗，尋找其替代資源以改善當前資源環境惡性循環的現狀。隨著資源能源問題的日益突出，鐵尾礦砂作為天然砂的替代品來配制砂漿和灌漿料，研究其各性能的方法和途徑具有重大的現實意義，但系統地深入研究硬化漿體微觀結構與宏觀性能之間的關系尚未見報道。目前，國內外學者把鐵尾礦砂應用于建筑砂漿進行研究，但應用于特種砂漿中研究較少。干混砂漿中細集料在約占70%，鐵尾礦砂要用于特種砂漿一般要選用1mm以下細砂，可見鐵尾礦砂應用于灌漿料和砂漿具有應用前景，鐵尾礦砂用于建筑砂漿和灌漿料僅僅停留在實驗室階段，未進行工業生產，尾礦細砂變成機制砂是關鍵，企業化生產要選擇合理的工藝，進行細砂分級，提高鐵尾礦利用率，既能方便生產，又能降低砂漿成本;其次提高鐵尾礦砂在特種砂漿中尾礦使用量。
3 結束語
尾礦砂作為建材原料，既解決了固體廢棄物，又能有良好的經濟效益和社會效益，具有很大的發展前景，未來針對鐵尾礦砂主要研究：成分、粒徑分布等，最大經濟合理利用鐵尾礦砂。
參考文獻
[1] 鮑一輪.鐵尾礦建筑砂漿的工程特性研究[D].西安：長安大學，2013.
[2] 黃田勇，章銀祥，陳旭峰，等.鐵尾礦砂制備外墻外保溫用抹面砂漿的性能研究[C].中國硅酸鹽學會固廢分會成立大會第一屆固廢處理與生態環境材料學術交流會.中國硅酸鹽學會固廢分會成立大會第一屆固廢處理與生態環境材料學術交流會論文集.北京：清華大學，2015：256-258.
[3] 趙鵬翔，穆琰，李豪，等.鐵尾礦制備建筑粘結砂漿的研究[J].墻體革新及建筑節能，2012，（1）：59-61.
[4] 路國忠，鄭學松，周麗娟，等.超細礦粉及尾礦砂在聚合物防水砂漿中的應用研究[J].混凝土，2011，（10）：104-113.
[5] 周文娟，林松.尾礦細砂砂漿試驗研究[J].混凝土，2013，（7）：108-110.
作者簡介
孫倩，碩士研究生，從事建筑材料檢測。
*[基金項目] 河北省建設科技研究計劃（項目編號：2018-123）。
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