淺談鐵礦尾礦砂在商品混凝土中的應用

楊小謇，繆海燕

（南京友西科技有限責任公司，江蘇 南京 210036）

淺談鐵礦尾礦砂在商品混凝土中的應用

楊小謇，繆海燕

（南京友西科技有限責任公司，江蘇 南京 210036）

本文通過鐵礦尾礦砂和江砂拌制混凝土的實驗，對混凝土的性能分別進行了測試。對比混凝土的性能結果和原料成本分析發現，鐵礦尾礦砂的使用能有效地降低混凝土的生產成本，具有良好的經濟和社會效益。

鐵礦尾礦砂；坍落度；和易性；強度；社會效應

0 引言

混凝土生產中使用的砂是經過億萬年形成的不可再生的資源，隨著建設規模的擴大，混凝土工程的大量應用，使得天然砂資源已日益短缺。因此，尋找可替代天然砂的資源勢在必行[1]。

目前南京地區混凝土公司所用的鐵礦尾礦砂主要來自馬鞍山鋼鐵公司南山礦，該公司引進德國尾礦處理設備，尾礦經過該設備破碎、篩分、三道水洗形成細度模數在 3.1 左右的粗砂。目前該公司尾礦綜合利用項目已通過國家發改委立項，向全國進行推廣。通過尾礦砂部分取代天然砂來改善新拌混凝土的性能，掌握尾礦砂在使用過程中的技術規律，尋求混凝土降本增效的可行途徑。鐵礦尾礦砂資源豐富、價格低廉，用其部分取代天然砂應用到商品混凝土中，具有良好的經濟效益和社會效益。本文主要論述鐵礦尾礦砂在混凝土中應用的可行性和經濟性。

1 混凝土配合比及其新拌混凝土性能

試驗以普通 C30 混凝土為例，在新拌混凝土坍落度為180mm時，混凝土的原料配合比、新拌混凝土性能以及抗壓強度測定結果分別見如表1、表2 和表3 所示。

表1 混凝土中各原料的配合比 kg/m3

表2 新拌混凝土性能測試結果

表3 混凝土力學性能測試結果

改變細骨料的配合比拌制混凝土，新拌混凝土的性能和混凝土力學性能可得出以下結論：

（1）由表2 中的數據可以看出，尾礦砂摻 30% 時新拌混凝土性能與中砂拌制的混凝土性能相當，表明尾礦砂可以用于商品混凝土的生產中。同時，還可以發現，摻 40% 尾礦砂的混凝土坍落度稍大，在實際生產時，該配合比要予以優化。從 A4 和 A5 的試驗結果表明，尾礦砂摻量大于 40% 時，拌制的混凝土不適合泵送，但可以拌制非泵送混凝土。

（2）尾礦砂顆粒型狀比較圓，且表面有一定的凹凸。所以拌制的混凝土中細骨料與水泥漿體膠結面比較大，細骨料與水泥漿體界面膠結強度也高。

（3）由表3 可以發現，摻尾礦砂的混凝土早期強度略低，但后期強度偏高，這與尾砂自身堅固性高和適量的石粉含量有關。由混凝土 28d 到 60d 強度的增長來看，摻尾礦的混凝土強度增長與用中砂拌制的混凝土強度增長相當。

（4）尾礦砂中石粉含量對新拌混凝土有影響，隨著石粉含量的增加，混凝土粘漿性增強，離析泌水現象減小，在尾礦砂混凝土體系中，石粉對混凝土初始坍落度有一定影響，對坍損也有一定的影響。但石粉彌補了尾礦砂漿體不足的缺陷，改善了混凝土的和易性。同時也可提高硬化后混凝土的密實性，混凝土的強度也會提高。

2 配合比優化

由試驗 A2 的新拌混凝土性能測定結果進行分析表明，試驗 A2 可進一步優化，從而達到最佳的質量原料配比，以實現利潤最大化，優化原料配比見表4。

表4 混凝土 A2 中各原料配比的優化 kg/m3

2.1 混凝土性能測試

試驗 A6 的混凝土性能測試結果如表5 所示。

表5 試驗 A6 的混凝土性能試驗結果

由表5 中的數據可以看出，混凝土的和易性和流動性均較好。混凝土的初始狀態與 A3 混凝土的初始狀態相當。抗壓強度的測定結果表明，試驗 A6 的強度稍高于 A2。

3 尾礦砂拌制的混凝土材料成本分析

隨著國家對產業結構的調整，鐵礦尾礦砂資源的再利用為礦山可持續發展的必然結果，符合國家的可持續發展戰略，有很好的社會和經濟效益，是國家政策扶持的行業，具有廣闊的發展前景[2]。

表6 混凝土 A1、A2、A3、A6 的原料成本 元

表6 為混凝土的原料成本分析，可以看出，使用尾礦砂的混凝土原料成本均低于使用中砂的混凝土的原料成本；試驗 A3、A6 新拌混凝土性能相當，而 A6 混凝土原料成本比A3 混凝土成本低 13.76 元。從而可以看出，使用尾礦砂可以使混凝土原料成本有一定的下降空間。除此之外，尾礦砂的綜合利用已被國家發改委立項通過。混凝土公司每方混凝土平均使用 30% 尾礦粉（替代江砂），混凝土公司可享受一定的返稅優惠政策，經濟效益非常可觀。

4 尾礦砂在生產使用過程中注意事項

（1）尾礦砂中大于 10mm 的顆粒 (一般在 10～15mm 之間) 含量在 10%～15%，在實際生產中要密切注意大于 10mm顆粒含量的變化，及時對生產配合比砂率進行調整，保證新拌混凝土的和易性良好。

（2）尾礦砂中有一定的石粉含量，坍損稍大。在實際生產中要及時掌握新拌混凝土經時損失，控制好生產水灰比，保證混凝土的早期強度不要太低。

（3）日常生產時要注意尾礦砂與細砂的顆粒級配在一定比例下是否匹配，確保混凝土的和易性良好。

（4）隨著強度等級提高，尾礦砂的用量要酌情減少，強度等級大于 C40 或特殊部位的混凝土使用尾礦砂需要進行試驗驗證。

5 結論

（1）C30 強度等級，摻一定比例的尾礦砂的混凝土工作性能和力學性能與使用中砂的混凝土的性能相當。結果表明，尾礦砂在 C30 及 C30 以下混凝土可以正常使用。

（2）使用尾礦砂具有良好的經濟效益。同時尾礦砂的使用為尾礦綜合利用提供了一個切實可行的途徑。

[1] 劉治寧，馬傳高，馬穎．尾礦砂在混凝土中的應用[J]．商品混凝土，2013,(7)：42-43．

[2] 徐鳳平，周興龍，胡天喜．國內尾礦資源綜合利用的現狀和建議[J]．礦業快報，2007，14(2)：73-78．

［通訊地址］南京市江東中路 311號中泰國際廣場 5 棟 1011室（210036）

楊小謇，女，南京友西科技有限責任公司工程師。