淺談尾礦在土木工程建造領域的應用

吳杰 謝明 陶海雄 陳璧宇 姚立凡

摘? 要：尾礦作為礦石工業的廢棄產物之一，造成了大量的土地占用和環境污染。若將尾礦用于土木工程建造材料中，一方面對廢棄資源進行了再利用，另一方面也將產生較高的經濟效益。本文主要以鉬尾礦、鐵尾礦、鎢尾礦為例介紹了尾礦在土木工程建造領域的應用及其研究進展。

關鍵詞：尾礦，土木工程建造，應用

引言：

隨著社會經濟的發展，我國作為第一能源生產和消費國對礦產資源的需求量日益增長。但我國對于礦物資源的開發技術并不成熟，往往會導致尾礦這一伴生產物大量的出現，盡管我國礦物利用率已經從7%上升到了14%，但是與國際平均水平的60%相比，依然有較大差距[1]。據有關統計，目前我國尾礦堆積總量達100億噸以上[2]。大量的尾礦堆積造成了嚴重的環境問題以及土地堆放浪費。

尾礦中富含鉬、鐵、鎢等元素，可通過提取進行利用，但目前我國尾礦綜合使用率僅為18.90%。有關專家，從可持續發展道路的基準出發，提出了在建筑領域使用尾礦的想法，對于建筑領域，每年所消耗的材料體積較大，若能合理利用尾礦資源，可極大的改善尾礦的堆積和污染問題。

1、尾礦的應用

尾礦當中富含各類元素，但是含量各有差異，由于化學性質、物理性質的不同，在土木工程建造中的應用也不盡相同。有些尾礦其他物質的含量較少、細度適中、化學性質穩定，很容易與某些材料結合，所以可以直接應用于制備建筑材料。而有些尾礦需要經過磨細、篩選、活化等處理后才能用于制備建筑材料。

1.1鉬尾礦的應用

鉬礦由于產地、自然條件的不同，導致衍生的鉬尾礦礦物組成也不相同，因而對于鉬尾礦的應用也不同。在現有研究中鉬尾礦主要用于制做混凝土、免燒磚、發泡水泥以及保溫砌塊等應用于土木工程建造。這些由鉬尾礦作為原材料制出材料經過試驗測定滿足國家規范強度要求，可以用作建筑材料使用。

2017年，崔孝煒，狄燕清，劉璇等人使用鉬尾礦、熟料、礦渣和石膏制備了膠凝材料，重點對鉬尾礦在膠凝材料中的摻量、減水劑摻量和養護工藝對膠砂試塊性能的影響進行了研究，并得出了以下結論：當鉬尾礦在膠凝材料中摻量20%、減水劑摻量為0.4%、采用60℃濕熱養護所制備的鉬尾礦膠砂試塊力學性能最好[3]。

2020年，吳同波，王曉強針對河南欒川縣某鉬礦尾礦料進行了試驗，并根據試驗結果統計分析了尾粉砂及其與黃土混合料的主要物理力學指標，并根據擊實試驗，對尾礦砂與不同比例黃土混合后土樣的最大干密度及壓實性能進行了測定，并進行了相關剪切試驗，探究了不同鉬尾礦砂摻加比例的情況下土樣的抗剪性能[4]。

1.2鐵尾礦的應用

我國大部分鐵尾礦的粒度較細，只有長江中下游的粒度較粗。由于化學成分與建筑陶瓷材料、磚瓦和玻璃等成分相似，所以可用于制造該類材料。目前，除了作為骨料在混凝土中應用，還因其鋪筑公路時具有良好的剛度、摩擦耐久性能等將它應用到道路的路面基層、路基填料、路面面層當中。

2016年，劉剛，姚少巍，封孝信等人對鐵尾礦制備活性粉末混凝土進行了研究。通過對兩種不同的養護方式在不同溫度下，對混凝土試件的力學性能影響進行了對比分析發現在蒸汽養護條件下得到的混凝土強度較高。當溫度為（80±2）℃時，混凝土的抗折強度、抗壓強度還可以得到很大的提高。隨后通過試驗的結果，對之前的配合比進行了調整的得到了新的配合比[5]。

2014年，易龍生，萬磊，汪洲，利用金山店鐵尾礦作為路面基層材料并對其可行性進行了驗證。試驗主要以水泥摻量、水灰與石灰摻量、碎石摻量、聚乙烯纖維摻量對無側限抗壓強度的影響進行研究。當加入的水泥為5%、碎石為30%和聚丙纖維為1.4kg/m?時，制得的試樣滿足規定要求，可以作為路面基層材料[6]。

2018年，文遠松，黃衛國，劉弘博利用貴州某鐵礦的尾礦對其用于路面基層材料的可行性進行研究。試驗從無側限抗壓強度、抗沖刷性能、回彈模量和干縮性能、抗疲勞性能五個方面進行試驗，并根據試驗所得出的數據繪制數值變化曲線。結果表明當尾礦粉劑量增多時，混合料的強度增長速率前期較快后期弱于前期，疲勞性能逐漸減弱，抗壓強度與回彈模量、抗沖刷性能和礦粉量都顯現出良好的線性關系，抗沖刷性能和無側壓強度呈現指數關系[7]。

1.3鎢尾礦的應用

鎢尾礦主要由脈石礦物以及圍巖礦物組成，在土木工程領域現在應用鎢尾礦最多的就是將其進行磨細、活化、摻入添加劑等后，應用到水泥制備當中。

2017年，朱剛雄，王海選用合適細度的鎢尾礦作為生產水泥的原料，采用物理方法及化學方法對鎢尾礦進行活化，對鎢尾礦不同摻和量對水泥膠砂強度影響進行了研究。結果表明，當使用氧化鈣作為激發劑能夠改善水泥膠砂的活性[8]。

結語

在土木工程建造領域中應用尾礦，是一種有效消耗尾礦的手段，既能夠緩解建筑天然材料（礦石、河沙）的匱乏，又對生態環境保護起到很大的作用.但由于現有技術的不成熟，目前全面開發尾礦的利用還較為困難。相信在未來的不斷研究探索中，尾礦的利用率會越來越高，為土木工程建造做出卓越的貢獻。

參考文獻

[1]? 崔孝煒，狄燕清，南寧，劉璇，王景行.鉬尾礦骨料混凝土的試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2016（08）：84-87.

[2]? 孟躍輝，倪文，張玉燕.我國尾礦綜合利用發展現狀及前景[J].中國礦山工程，2010，39（5）：4-9.

[3]? 崔孝煒，狄燕清，劉璇，南寧，周春生.利用商洛鉬尾礦制備混凝土[J].礦產綜合利用，2017（04）：102-106.

[4]? 吳同波，王曉強.鉬尾礦砂力學性能試驗[J].山西建筑，2020，46（03）：101-102+194.

[5]? 劉剛，姚少巍，封孝信，胡晨光，楊立榮.利用鐵尾礦制備活性粉末混凝土的研究[N].新世紀水泥導報，2016，22（05），3-8.

[6]? 易龍生，萬磊，汪洲.金山店鐵尾礦用作路基材料的研究[J].礦業研究與開發，2014，34（04），88-91.

[7]? 文遠松，黃衛國，劉弘博.貴州地區鐵尾礦路用性能試驗研究[J].黑龍江交通科技，2018，41（10），42-43

[8]? 朱剛雄，王海.鎢尾礦在水泥膠砂中的應用[J].礦產保護與利用，2017（5）：82-86.