尾矿混凝土研究现状综述

郝文佳

西京学院，陕西西安 710123

摘要尾矿砂在混凝土中危害：尾矿堆积不仅浪费资源还对环境造成污染，尾矿二次利用是有效的解决手段，混凝土产量大，使用范围广，是消耗尾矿的有效方法。本文介绍了铁尾矿混凝土、钼尾矿混凝土及煤矸石混凝土的研究现状。

关键词：尾矿尾矿砂在混凝土中危害；混凝土尾矿砂在混凝土中危害；研究

矿产资源是人们赖以生存的不可再生资源，随着社会的发展不断的开发利用，这导致有限的矿产资源不断的衰减，最终枯竭。根据《中国矿产资源报告(2018)》统计显示，截止2017年底，我国已经发现的矿产种类高达173种。2018年，十种有色金属产量约为5688万吨，同比增长6%；2017年，标准煤产量达35.9亿吨，较上年增长3.6%。巨大的开采量导致尾矿渣量极快的增多，据不完全统计，我国金属矿山与非金属矿山每年排放尾矿量近15亿吨，全国累计尾矿量近600亿吨，废石堆积近400亿吨。其中金属尾矿中铁、铜、铅和锌尾矿占总金属尾矿量的近80%，非金属尾矿以煤矸石居多。虽然人们会对尾矿进行二次处理，提取尾矿中的金属与非金属物质，但依然有大量的尾矿堆放在矿山周围，造成大面积的土地被侵占，环境被污染。为此，有学者提出将尾矿渣代替混凝土骨料制备尾矿混凝土，这样既解决了混凝土骨料消耗过快的问题，又解决了大量尾矿侵占土地污染环境的问题。

1 尾矿混凝土研究

我国很早就有学者对尾矿混凝土进行了研究，由于矿石经过破碎、筛分、研磨、分级，再经重选、浮选等工艺，提取了矿石中的有用元素，所剩的尾矿颗粒与混凝土骨料级配相近，经过筛选便可取代混凝土骨料，制备尾矿混凝土，大量研究表明，在取代率适宜的情况下，尾矿混凝土各项指标均符合混凝土要求。

1.1 铁尾矿混凝土研究

候云芬等利用细度模数为1.01和1.83的铁尾矿砂与天然粗砂混合，配制成细度模数为2.6-3.0的混合砂，制备C30与C50强度的铁尾矿混合砂混凝土，其28d抗压强度均满足设计要求，且铁尾矿混合砂混凝土和易性良好。与天然砂混凝土相比，铁尾矿混合砂混凝土的早期抗裂性和抗干缩性较好。

张玉琢等制备强度等级为C40的铁尾矿砂混凝土，配制浓度不同的NaCl溶液，进行冻融循环试验，测定氯离子在铁尾矿砂混凝土中的分布，并测定不同冻融循环次数铁尾矿砂混凝土的质量损失率、动弹性模量和抗压强度。试验结果表明，随着冻融循环次数的增加，铁尾矿砂混凝土质量损失率不断增加，动弹性模量不断减小，抗压强度不断减少，与普通混凝土的冻融循环试验结果大致相同。

李涛等利用铁尾矿设计了取代水泥和天然砂2种不同的试验，水泥取代率每组配合比增加15%，最大取代率为60%；天然砂取代率每组配合比增加25%，最大取代率为100%，研究不同取代率下铁尾矿混凝土抗压强度与各项性能。研究结果表明，在铁尾矿取代水泥时，适宜的取代率可以使铁尾矿混凝土流动性好于普通混凝土，最佳取代率为45%，但随着取代率的提高，铁尾矿混凝土抗压强度逐渐降低；在铁尾矿取代天然砂时，随着取代率的提高，流动性与普通混凝土相比较差，当取代率超过50%，下降速率增加，但抗压强度变化不大，且取代率在50%以下时抗压强度高于普通混凝土，取代率超过50%后，抗压强度低于普通混凝土。2种试验的破坏形式相近，破坏类型相同。

1.2 钼尾矿混凝土研究

催孝炜等将钼尾矿进行筛分，粒径小于0.16mm的钼尾矿砂经过研磨后与矿渣、水泥熟料和石膏按4：3：2：1的质量进行混合，制备胶凝材料；粒径大于0.16mm的钼尾矿砂作为细骨料，天然石子作为粗骨料，与制备的胶凝材料和减水剂混合，制备出钼尾矿混凝土进行研究。研究表明随着胶凝材料用量的增加，钼尾矿混凝土的流动性与抗压强度均有所提高，但砂率增加钼尾矿混凝土的流动性与抗压强度先增大后减小。综上给出了最佳配制方案，胶凝材料和骨料质量比为1：3，砂率为0.35时，混凝土试块28d抗压强度高达68.7MPa。

曹晓润等利用钼尾矿取代天然砂制备钼尾矿混凝土，通过不同的取代率研究钼尾矿混凝土的抗压强度、和易性和耐久性。研究结果表明，随着取代率的增加，钼尾矿混凝土的塌落度及拓展度有所降低，和易性良好，无泌水现象；抗压强度有所降低，但降低幅度不大；相同次数的冻融循环，动弹性模量有所损失，但合理控制取代率可以保证动弹性模量满足要求。综上，曹晓润等给出了试验结论，在取代率为40%时，钼尾矿混凝土既能满足强度和耐久性的要求，又能最大程度的利用钼尾矿砂。

1.3 煤矸石混凝土研究

白朝能等利用许昌的煤矸石取代粗骨料，制备强度等级为C30的煤矸石混凝土，研究其力学性能。研究结果表明，随着取代率的提高，煤矸石混凝土的力学性能降低，但降低程度不大，当取代率大于45%时，力学性能降低显著。与普通混凝土相比，煤矸石混凝土除了界面区破坏外，还有煤矸石本身被压碎发生的破坏。

李少炜等利用自燃煤矸石制备自燃煤矸石混凝土，测定自燃煤矸石混凝土和易性与抗压强度，并通过SEM微观表征了自燃煤矸石粗骨料混凝土的微结构特征及其与宏观行为的关系。研究结果表明，随着取代率的提高，自燃煤矸石混凝土和易性与力学性能都有所下降，但选取合适的取代率，仍能满足C40以下的混凝土的要求，且自燃煤矸石粗骨料参量50%时，自燃煤矸石粗骨料的内养护作用显著改善了混凝土界面过渡区，使其更为密实，保证了混凝土强度的发展。

2 结论

通过以上学者对尾矿混凝土的研究，证明将大量堆积的尾矿取代混凝土中的骨料，制成尾矿混凝土是切实可行，这既解决了天然骨料消耗过快的问题，又解决了尾矿侵占田地污染环境的问题。但是尾矿混凝土研究依然不够全面，没有确切可行的规范，需要继续研究，早日用于实际生产和生活中。

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