綜合利用尾礦和建筑垃圾生產(chǎn)的再生磚

晏丹輝

（商洛市尾礦資源綜合利用中心，陜西 商洛 726000）

目前我國尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚技術(shù)已達(dá)到了較高的水平，利用尾礦和建筑垃圾生產(chǎn)的水泥磚、透水磚、免燒磚已被廣泛的應(yīng)用在各大工程中。與傳統(tǒng)粘土磚相比，再生磚具有更高的強度和抗裂性，而且低碳環(huán)保。在城市道路鋪設(shè)、工程建設(shè)等方面都有著良好的應(yīng)用。再生磚不但降低了資源的浪費，而且解決了尾礦和建筑垃圾造成的環(huán)境污染問題，具有良好的發(fā)展前景。基于此，本文理論結(jié)合實踐，先分析了尾礦和建筑垃圾的特性，接著探討尾礦和建筑垃圾綜合利用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后以尾礦和建筑垃圾生產(chǎn)再生磚的強度為評價指標(biāo)，對再生磚的配比進(jìn)行研究，希望對我國尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚的發(fā)展提供一定的參考和借鑒。

1 尾礦和建筑垃圾的特性

尾礦：是由礦體的部分圍巖和夾石，以及礦石中的脈石礦物共同組成，尾礦的化學(xué)成分不但受到礦體主巖巖性的影響，而且和礦化種類及圍巖蝕變等因素有關(guān)系。近年來，我國礦產(chǎn)資源飛速發(fā)展，尾礦儲量越來越多，對周圍生態(tài)環(huán)境造成了較大影響。尾礦經(jīng)粉碎處理后，可作為再生磚的骨料，既能緩解尾礦儲量不斷增加的問題，而且還能降低其他資源消耗量。

建筑垃圾：包括碎石、磚瓦碎塊、混凝土塊、廢砂漿、渣土、廢棄鋼筋、廢棄鐵絲等。在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，建筑垃圾越來越多，傳統(tǒng)填埋的方法，已對環(huán)境造成了一定影響。利用建筑垃圾制作再生磚和傳統(tǒng)實心黏土磚相比，同樣生產(chǎn)1.5億快標(biāo)準(zhǔn)磚，可節(jié)約占地面積24萬㎡，同時消納建筑垃圾40多萬t，節(jié)約土地面積340余畝，再生磚制作中還能消納4萬余噸粉煤灰，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.5～1.8萬t，二氧化硫的排放量可將少360多噸。

2 尾礦和建筑垃圾綜合利用的發(fā)展現(xiàn)狀

實現(xiàn)尾礦和建筑垃圾的資源化，不但具有良好的環(huán)境效益，而且還會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。專家預(yù)測表示，2020年底，我國新產(chǎn)生的建筑垃圾將達(dá)到前所未有的50億t，如果將這些建筑垃圾和尾礦，全部轉(zhuǎn)化為綠色生態(tài)建材，可創(chuàng)造出1～1.6萬億的價值。但就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國從事尾礦和建筑垃圾綜合利用的企業(yè)只有幾十家，尾礦和建筑垃圾再生利用率還不足20%。而歐洲一些發(fā)達(dá)國家，每年尾礦和建筑垃圾資源化再生利用率早已超過90%，日本、德國、韓國更是早已達(dá)到97%以上。從這幾組數(shù)據(jù)中可以看出，我國尾礦和建筑垃圾再生利用率還有很大的提升空間。近年來，工信部逐步出臺了一系列支持建筑垃圾和尾礦資源化、再生利用的扶持政策，為我國尾礦和建筑垃圾綜合利用提供了良好的發(fā)展條件。

3 尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)的再生磚

3.1 再生磚生產(chǎn)的原材料選擇

再生磚生產(chǎn)用到的原材料包括三大類，一是水泥，二是再生骨料，三是尾礦。

水泥：可選擇普通硅酸鹽水泥，以減低水泥水化熱對再生磚質(zhì)量造成的影響，保證再生磚質(zhì)量，控制溫度應(yīng)力裂縫。尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚工藝對水泥性能的要求如下：3天抗壓強度為16.2MPa；3天抗折強度為5.1MPa；80μm篩余為0.5%；初凝時間為195min，終凝時間為255min。

再生骨料：再生磚生產(chǎn)中可選用建筑垃圾做為再生骨料，為滿足再生磚質(zhì)量和性能的要求，廢棄的建筑垃圾要進(jìn)行破碎處理，破碎后的粒徑可分為四個級別，0～1.18mm、1.18～2.36mm、2.36～4.75mm、4.75～8mm。四個級別再生骨料的性能指標(biāo)有較大差異，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 粒徑在0～1.18mm之間的再生骨料，細(xì)度模數(shù)為0.84，石粉含量占微粉含量的10.64%；粒徑在1.18～2.36mm之間的再生骨料，細(xì)度模數(shù)為1.56，石粉含量占微粉含量的5.47%；粒徑在2.36～4.75mm之間的再生骨料，細(xì)度模數(shù)為3.77，石粉含量占微粉含量的5.32%；粒徑在4.75～8mm的再生骨料，石粉含量占微粉含量的4.98%［1］。

尾礦：尾礦盡量選擇銅尾礦，其性能指標(biāo)為：含水率12.1%，0.08μm篩余為47.58%。

3.2 再生磚生產(chǎn)過程

尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚常用的設(shè)備為自動地磚砌塊成型機，可用于生產(chǎn)200×100×60mm等規(guī)格的再生路面磚，強度不低于C40。按以往的經(jīng)驗，再生磚生產(chǎn)中的基準(zhǔn)配合比為水泥250kg、粒徑在4.75～8mm之間的再生骨料100kg、粒徑在0～4.75mm之間的再生骨料1350kg、細(xì)河砂300kg、濕度控制在14%左右。這些材料稱量之后，放入攪拌機加入一定的水，通過濕度來控制水灰比，加入細(xì)河砂的主要目的是提升再生磚的密實度和強度［2］。再生骨料0～4.75mm沒有進(jìn)一步篩分。為確定最佳的配合比，需要將再生骨料0～4.75再篩分為三個等級，具體配比情況如表1所示：

表1 尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚配合比

在尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚配合比確定中要綜合考慮以下幾方面：

第1，在再生磚生產(chǎn)基準(zhǔn)配合比中，細(xì)河砂的主要作用是填縫，保證再生磚具有充足的密實度。尾礦的粒徑非常小，完全可替代細(xì)河沙，可降低細(xì)河砂使用量，使用尾礦可減少尾礦儲量持續(xù)增多造成的環(huán)境壓力。可將集中配比中0～4.75mm的再生骨料，按照生產(chǎn)所得到的比例進(jìn)行合理拆分，然后進(jìn)行下一步調(diào)整【3】。在尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)再生磚配合比確定中，可參考《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》規(guī)范中對細(xì)骨料的級配要求。

3.3 再生磚的強度指標(biāo)分析

再生磚生產(chǎn)完成之后，在自然條件下養(yǎng)護(hù)28天，然后按照《混凝土砌塊和磚試驗方法》中的相關(guān)規(guī)定，對磚塊進(jìn)行抗壓強度檢測，檢測結(jié)果為10塊再生磚的平均值，具體強度檢測結(jié)果如表2所示：

表2 再生磚養(yǎng)護(hù)28天后強度表

配合比對再生磚生產(chǎn)的質(zhì)量影響較大，現(xiàn)有的基準(zhǔn)配合比中物料級配的偏差較大，生產(chǎn)的再生磚密實度不足，再生磚內(nèi)部空氣多且大，不利于強度的提升。主要原因是再生磚生產(chǎn)中的廢棄混凝土多為干硬性混凝土，在拌和過程中沒有形成水泥漿液。

為保證尾礦和建筑垃圾綜合利用生產(chǎn)的再生磚具有足夠的強度、性能指標(biāo)滿足工程需求，需要對配合比進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。可適當(dāng)降低水泥用量，如再生透水磚生產(chǎn)中，主要以再生骨料、水泥等為主要原料，加入適量的外加劑、顏料、加水?dāng)嚢韬髩褐瞥尚停?jīng)自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的具有較強透水性能的鋪地磚【4】。可按照不同的需求設(shè)計不同規(guī)格的再生透水磚，以調(diào)整水泥用量來控制抗壓強度在C20～C60內(nèi)的變化，滿足對再生磚不同強度的要求。

4 結(jié)語

綜上所述，本文理論結(jié)合實踐分析了如何利用尾礦和建筑垃圾生產(chǎn)再生磚。分析結(jié)果表明，利用尾礦和建筑垃圾生產(chǎn)再生磚具有可行性，不但可以滿足建筑業(yè)發(fā)展對磚體的要求，還可緩解尾礦、建筑垃圾帶來的環(huán)境問題。綜合利用尾礦和建筑垃圾生產(chǎn)的再生磚具有成本低、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、可替代粘土磚的優(yōu)點，市場前景廣闊。經(jīng)LCA分析，其比粘土磚節(jié)能57.9%，CO2、CO、SO2、NOx、粉塵排放量分別減少35.1%、99.0%、86.4%、99.8%和94.2%。具有良好的發(fā)展前景，值得大范圍推廣應(yīng)用。