绝不止砂石骨料!矿山废石和尾矿的用途比预想的更广

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2019-01-21

中国是矿产资源大国,伴随产生的矿山废石和尾矿量也是巨大的,矿业对环境的破坏和地球资源的日趋枯竭,致使人们越来越关注矿山固体废物的处理和资源化。本文就矿山废石和尾矿有多种应用领域,为您做一整体性介绍。

1、砂石骨料
 砂石骨料是建筑、道路、桥梁等基础设施工程建设用量最大、不可或缺、不可替代的基础材料。但砂石骨料属于不可再生资源,几千年的开采对地球环境造成了很大破坏。而我国金属和非金属矿行业,在长期开采生产过程中,矿山产生大量的废石、尾矿,利用这些尾矿资源完全可替代或部分替代砂石骨料。
 矿山的许多废石都可以用作粗、中粒骨料,评价骨料时要考虑岩石的物理性质和化学成份。两者都取决于岩石的种类,但还要考虑其裂隙发育程度和风化程度。物理性质中,强度大者当然有利;此外,还要考虑弹性模量,弹性模量越接近水泥砂浆越好。同时,还要求用作骨料的废石,其中片状或纤维状岩屑含量都不能太多。一般说来,石灰岩、细砂岩、石英岩、结晶相对较细的花岗岩、闪长岩、片麻岩和玄武岩等都适用于作为骨料。某些飞机场跑道的混凝土还专门要求用玄武岩作为骨料,这就与天然岩石中玄武岩的强度最高有关。岩石的化学成份也不可忽视,主要是要预防“碱-骨料反应”问题,该问题在国际上被称为混凝土的癌症。
 2、混凝土细骨料
 利用尾矿作为混凝土的细骨料,也要考虑对粗、中粒骨料的同样要求。一般说来,尾矿砂较之海砂更好,因为海砂往往含有盐分、氯离子,容易使钢筋锈蚀,而且尾矿表面粗糙、具有棱角,可以增加混凝土的强度。但尾矿要用作细骨料,要求一定的粒度,当粒度不符合要求时,需要将尾矿进行筛分处理。因为粗砂使混凝土较为干涩,黏性下降,工作性不好;特细砂不但使混凝土极易离析,而且需水量大,从而提高了水泥用量。
 3、利用废石作为铁路道渣
 对铁路道渣的要求是在震动压力下不易碎,片理或层理发育的岩石当然不适用于作为道渣,而石灰岩、玄武岩等就较适用于作为铁路道渣。
 4、水泥的基本原料

水泥的基本原料是石灰石和粘土矿。而石灰岩、粘土岩、页岩等都是矿山常见的废石,此外含相应成分的尾矿也可用作基本原料。应注意的是,对于利用石灰岩和粘土岩,不要只是机械地照搬过去规范中的品位指标要求。

5、水泥的混合材料
 水泥中加入适量的混合材料,既可改善水泥的某些性能,又可节省基本材料的消耗。混合材料分为填充性和活性两种。目前,高炉渣、粉煤灰已成为常用的水泥活性混合材料。实际上有些尾矿也适于用作混合材料,例如角闪岩中的钒钛铁矿床的尾矿。此外,废石(或尾矿)中非晶质物质含量较高者,如玻璃质火山岩、凝灰岩、浮岩等还可用作活性混合材料。
 6、水泥的校正原料
 铁质校正原料和硅质校正原料。这两种原料也可以利用尾矿。某些金属矿的尾矿,铁的含量高,可以售给水泥厂用作铁质校正原料;某些铁矿的尾矿,既含有大量硅,也含有铁,也可成为校正原料
 7、用于生产各类砖
 目前,煤矸石砖已成为取代粘土砖的主要墙体建筑材料之一,不仅可烧制歼石红砖,还可以烧制空心砖,实际上许多页岩废石也适用于制砖,只不过能耗较矸石砖要高。另外,采用未经锻烧的石膏尾矿为原料,磨细后与一定比例的磨细矿渣、粉煤灰混合,在复合激发剂的作用下,可用于生产石膏尾矿砖、空心砌块等新型墙体材料。
 实际上许多尾矿都可以用于制造蒸养砖/蒸压砖,这种砖是用一定胶凝剂将尾矿胶结后用蒸汽养护,乃至用高压蒸汽养护而成。
 广场砖是一种刚在国内流行使用的陶瓷仿石制品,可以有多种形状和颜色,可任意组合成各种花纹。一般可配加30~50%的尾矿,再添加一些陶瓷原料和色料,在1200~1300℃烧制而成。
 8、用尾矿围池造田
 这种技术是将河滩荒地变成可耕地。在华北、西北等干早地区,往往有许多间歇河或半间歇河,河滩很宽,即使下雨时所占水道亦很窄;而河道两侧的河滩有着大量大小不一的河卵石而不能用作耕地。该办法是在河滩上用石块垒起高3.5~5米的围坝,每个围池的面积约40亩地;将尾矿直接排入池中,当池子将满时,就接着排放到另外的新围池中去。填充了尾矿后的池子,河卵石已埋到尾矿之下,在其上覆盖约25公分的可耕土,就使这种池子成为了可耕地,目前已经在一些地区应用并获得成功。
 9、利用废石或/和尾矿填埋露天坑复田
 将废石或尾矿排放到过去已有的露天坑,再覆盖上一定厚度的可耕土以使其成为可耕地。这是一些矿山正在采用的办法。
 10、作为生产硅砖的原料
 硅砖是酸性耐火材料,广泛用于玻璃熔窑、炼焦炉或热风炉等设施,其荷重软化开始温度高达1640~1670℃。对于硅砖原料的要求是SiO2的含量不得低于96%,不得有太多的Al2O3、N2O、K2O等杂质。有些高岭土矿的尾矿就完全符合此要求;而且某些矿山的废石中,也有能达到此要求的石英岩或石英砂岩。
 11、用于生产碳酸钙
 造纸白泥、电石渣、磷石膏、碱渣等中含有大量的氢氧化钙或氧化钙,可用作生产轻质碳酸钙的原料。
 12、用作重质碳酸钙原料
 重质碳酸钙主要用作塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、牙膏等行业的主要原料或填充料。它主要以方解石,白云石为主要原材料,其要求是纯度高,含铁低,无硫,对人体无害。有些矿床的废石中存在大型方解石脉或白云石脉的碎块或纯净的大理岩、白云岩,可从废石中挑选出来作为此原料。
 13、尾矿再选:从尾矿中回收有价成分
开展尾矿再选是提高资源利用率的重要措施,也有利于减少尾矿的排放。从尾矿再选所取得的成果可以看出,不仅提高了资源的回收率,也给企业带来巨大的经济效益。

在矿业领域,世界上工业发达的国家已把无废料矿山作为矿山的开发目标,把尾矿的综合利用程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。国外尾矿的利用率可达60%以上,欧洲一些国家已经在向无废物矿山目标发展。
矿物固废的综合利用,不仅仅是追求最大的经济效益,还要从资源综合回收利用率、保护生态环境等方面综合加以考虑。随着科技的发展和学科间的互相渗透,尾矿利用的途径将越来越广阔。

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