新時期水泥用灰巖礦山資源綜合利用淺析

張志文

（中國建筑材料工業地質勘查中心湖北總隊（湖北非金屬地質公司），湖北 武漢 430034）

湖北省位于長江中游，擔當著構建長江中游的綠色長廊，肩負生態安全屏障使命，省內長江流程1041公里，漢江流程858公里，河流采砂活動歷史悠久，由于湖北的九省通衢，砂石業一直較為興旺，近幾年為響應國家“綠水青山就是金山銀山”政策，湖北省對天然砂的開采開始進行整治，連續出臺了一系列有關政策，遍地開花的采砂活動將被禁止。近幾年，湖北省國家中部崛起定位后，經濟建設發展對砂石需求量有增無減，甚至存在一定的缺口。矛盾的化解成為當前首要任務，既要貫徹落實國家政策，亦要為經濟建設發展提供資源保障，使用機制砂替代天然砂非常具有必要性，同時依法合規的解決好機制砂礦源值得研究。

1 機制砂的特征

《建筑用砂》 （GB/T14684-2011）中，將機制砂定義為“經除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石、礦山尾礦或工業廢渣顆粒，但不包括軟質巖、風化的顆粒”。機制砂不同于天然砂，它的顆粒級配可調、相對穩定，由于是機制而成，往往具一定的石粉含量，其外形多呈棱角狀，表面總體較粗糙。由于各地生產機制砂的礦源不一樣，所采用的加工生產設備和工藝也不同，故產出的機制砂特征不盡相同，但其質量若能滿足《建筑用砂》 （GB/T14684-2011）中技術要求，則一般可應用于混凝土中。

《建筑用砂》 （GB/T14684-2011）中對機制砂技術要求主要有七類，一般在礦源勘查中可基本查明機制砂用礦源特征，可作評價的主要指標有：石粉含量，泥塊含量，云母，SO3，Cl，堅固性，壓碎指標，堿集料反應。

2 水泥用灰巖礦山資源地質特征

湖北省建材非金屬礦山種類較豐富，在資源儲量和生產規模方面，水泥用灰巖礦仍位居前列，由于石灰巖的產出地層較多，加之構造影響等因素，造成水泥用灰巖礦山巖性較豐富，大部分礦山均存在頂底板和夾層，為研究其作為機制砂礦源的必要性，本次分區、分層位選擇了代表性水泥用灰巖礦山不同巖性的頂板和夾層對象，對其規模和化學特征進行了統計研究，規模及質量統計見表1。

表1 代表性水泥用灰巖礦山頂板和夾層規模及質量統計表

通過統計可看出，各礦區水泥用灰巖礦山均存在大小規模的頂板和夾層，礦山建設之初，地質勘探報告及開發利用方案將該類資源均劃分為剝離體。從當前礦政管理看，表中少數礦區的剝離體量已經達到新立建筑石料用石灰巖礦的中小型資源儲量規模，作為水泥原料礦山該類剝離體存放需設計專用堆場，顯然會占用大量自然資源，隨之而來的就是地質環境問題凸現。

按綠色礦山建設理念，結合當前機制砂發展形勢，為大致了解當前水泥用灰巖礦山的剝離體資源應用于機制砂的適宜性，特分區對該類資源進行了物性測試，見表2。

按《建筑用砂》 （GB/T14684-2011）要求，表2中各區礦源質量總體較好，其中石粉含量和泥塊含量達到了機制砂Ⅱ類標準（MB值≤1.4），堅固性和壓碎指標均達到了機制砂Ⅱ類標準，結合礦源自然類型，未對云母等有害物質測試，所測試的有害物質指標均滿足Ⅱ類標準，經堿集料反應試驗后，試件無明顯裂縫、酥裂，膠體無外溢現象，14d的膨脹率為0.05%，可知堿活性弱。

綜上述，水泥用灰巖礦山資源較豐富，存在的頂板和夾石規模較大，認為該類資源具備應用于機制砂礦源的必要性，通過有關數據的收集和測試研究，初步認為開發利用于機制砂的是適宜的。

表2 水泥用灰巖礦山剝離體資源物性測試結果表

3 綜合利用建議

隨著天然砂資源的日益匱乏，采砂活動受有關政策影響也逐步關停，尋設機制砂礦山亦不符合我省當前礦業權、環保及林地等政策，采用機制砂替代天然砂已成為必然趨勢，利用已設水泥原料礦山的剝離體資源作為機制砂礦源可成為突破口，既滿足綠色礦山建設要求，也能彌補我省機制砂需求缺口。為此，建議加強對水泥原料礦山深入研究，進一步查清非礦規模及物化特征，以綜合利用方案為指導，對適宜于機制砂的資源進行綜合利用。