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絕不止砂石骨料!礦山廢石和尾礦的用途比預想的更廣

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2019-01-21

中國是礦產資源大國,伴隨產生的礦山廢石和尾礦量也是巨大的,礦業對環境的破壞和地球資源的日趨枯竭,致使人們越來越關注礦山固體廢物的處理和資源化。本文就礦山廢石和尾礦有多種應用領域,為您做一整體性介紹。

1、砂石骨料
 砂石骨料是建筑、道路、橋梁等基礎設施工程建設用量最大、不可或缺、不可替代的基礎材料。但砂石骨料屬于不可再生資源,幾千年的開采對地球環境造成了很大破壞。而我國金屬和非金屬礦行業,在長期開采生產過程中,礦山產生大量的廢石、尾礦,利用這些尾礦資源完全可替代或部分替代砂石骨料。
 礦山的許多廢石都可以用作粗、中粒骨料,評價骨料時要考慮巖石的物理性質和化學成份。兩者都取決于巖石的種類,但還要考慮其裂隙發育程度和風化程度。物理性質中,強度大者當然有利;此外,還要考慮彈性模量,彈性模量越接近水泥砂漿越好。同時,還要求用作骨料的廢石,其中片狀或纖維狀巖屑含量都不能太多。一般說來,石灰巖、細砂巖、石英巖、結晶相對較細的花崗巖、閃長巖、片麻巖和玄武巖等都適用于作為骨料。某些飛機場跑道的混凝土還專門要求用玄武巖作為骨料,這就與天然巖石中玄武巖的強度最高有關。巖石的化學成份也不可忽視,主要是要預防&ldquo;堿-骨料反應&rdquo;問題,該問題在國際上被稱為混凝土的癌癥。
 2、混凝土細骨料
 利用尾礦作為混凝土的細骨料,也要考慮對粗、中粒骨料的同樣要求。一般說來,尾礦砂較之海砂更好,因為海砂往往含有鹽分、氯離子,容易使鋼筋銹蝕,而且尾礦表面粗糙、具有棱角,可以增加混凝土的強度。但尾礦要用作細骨料,要求一定的粒度,當粒度不符合要求時,需要將尾礦進行篩分處理。因為粗砂使混凝土較為干澀,黏性下降,工作性不好;特細砂不但使混凝土極易離析,而且需水量大,從而提高了水泥用量。
 3、利用廢石作為鐵路道渣
 對鐵路道渣的要求是在震動壓力下不易碎,片理或層理發育的巖石當然不適用于作為道渣,而石灰巖、玄武巖等就較適用于作為鐵路道渣。
 4、水泥的基本原料

水泥的基本原料是石灰石和粘土礦。而石灰巖、粘土巖、頁巖等都是礦山常見的廢石,此外含相應成分的尾礦也可用作基本原料。應注意的是,對于利用石灰巖和粘土巖,不要只是機械地照搬過去規范中的品位指標要求。

5、水泥的混合材料
 水泥中加入適量的混合材料,既可改善水泥的某些性能,又可節省基本材料的消耗。混合材料分為填充性和活性兩種。目前,高爐渣、粉煤灰已成為常用的水泥活性混合材料。實際上有些尾礦也適于用作混合材料,例如角閃巖中的釩鈦鐵礦床的尾礦。此外,廢石(或尾礦)中非晶質物質含量較高者,如玻璃質火山巖、凝灰巖、浮巖等還可用作活性混合材料。
 6、水泥的校正原料
 鐵質校正原料和硅質校正原料。這兩種原料也可以利用尾礦。某些金屬礦的尾礦,鐵的含量高,可以售給水泥廠用作鐵質校正原料;某些鐵礦的尾礦,既含有大量硅,也含有鐵,也可成為校正原料
 7、用于生產各類磚
 目前,煤矸石磚已成為取代粘土磚的主要墻體建筑材料之一,不僅可燒制殲石紅磚,還可以燒制空心磚,實際上許多頁巖廢石也適用于制磚,只不過能耗較矸石磚要高。另外,采用未經鍛燒的石膏尾礦為原料,磨細后與一定比例的磨細礦渣、粉煤灰混合,在復合激發劑的作用下,可用于生產石膏尾礦磚、空心砌塊等新型墻體材料。
 實際上許多尾礦都可以用于制造蒸養磚/蒸壓磚,這種磚是用一定膠凝劑將尾礦膠結后用蒸汽養護,乃至用高壓蒸汽養護而成。
 廣場磚是一種剛在國內流行使用的陶瓷仿石制品,可以有多種形狀和顏色,可任意組合成各種花紋。一般可配加30~50%的尾礦,再添加一些陶瓷原料和色料,在1200~1300℃燒制而成。
 8、用尾礦圍池造田
 這種技術是將河灘荒地變成可耕地。在華北、西北等干早地區,往往有許多間歇河或半間歇河,河灘很寬,即使下雨時所占水道亦很窄;而河道兩側的河灘有著大量大小不一的河卵石而不能用作耕地。該辦法是在河灘上用石塊壘起高3.5~5米的圍壩,每個圍池的面積約40畝地;將尾礦直接排入池中,當池子將滿時,就接著排放到另外的新圍池中去。填充了尾礦后的池子,河卵石已埋到尾礦之下,在其上覆蓋約25公分的可耕土,就使這種池子成為了可耕地,目前已經在一些地區應用并獲得成功。
 9、利用廢石或/和尾礦填埋露天坑復田
 將廢石或尾礦排放到過去已有的露天坑,再覆蓋上一定厚度的可耕土以使其成為可耕地。這是一些礦山正在采用的辦法。
 10、作為生產硅磚的原料
 硅磚是酸性耐火材料,廣泛用于玻璃熔窯、煉焦爐或熱風爐等設施,其荷重軟化開始溫度高達1640~1670℃。對于硅磚原料的要求是SiO2的含量不得低于96%,不得有太多的Al2O3、N2O、K2O等雜質。有些高嶺土礦的尾礦就完全符合此要求;而且某些礦山的廢石中,也有能達到此要求的石英巖或石英砂巖。
 11、用于生產碳酸鈣
 造紙白泥、電石渣、磷石膏、堿渣等中含有大量的氫氧化鈣或氧化鈣,可用作生產輕質碳酸鈣的原料。
 12、用作重質碳酸鈣原料
 重質碳酸鈣主要用作塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、牙膏等行業的主要原料或填充料。它主要以方解石,白云石為主要原材料,其要求是純度高,含鐵低,無硫,對人體無害。有些礦床的廢石中存在大型方解石脈或白云石脈的碎塊或純凈的大理巖、白云巖,可從廢石中挑選出來作為此原料。
 13、尾礦再選:從尾礦中回收有價成分
開展尾礦再選是提高資源利用率的重要措施,也有利于減少尾礦的排放。從尾礦再選所取得的成果可以看出,不僅提高了資源的回收率,也給企業帶來巨大的經濟效益。

在礦業領域,世界上工業發達的國家已把無廢料礦山作為礦山的開發目標,把尾礦的綜合利用程度作為衡量一個國家科技水平和經濟發達程度的標志。國外尾礦的利用率可達60%以上,歐洲一些國家已經在向無廢物礦山目標發展。
礦物固廢的綜合利用,不僅僅是追求最大的經濟效益,還要從資源綜合回收利用率、保護生態環境等方面綜合加以考慮。隨著科技的發展和學科間的互相滲透,尾礦利用的途徑將越來越廣闊。

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