鐵礦廢石綜合利用研究進展

劉文寶， 張昊， 劉文剛， 王振， 佟柯霖

1. 東北大學 資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819； 2. 96854部隊工程項目管理室，遼寧 沈陽 110819

鋼鐵被廣泛應用于建筑、機械、道路、制造業和家電等各行業，是一種重要的金屬材料，而鋼鐵工業的發展水平也被視為是一個國家綜合實力高低的重要標志[1]。據統計，作為鋼鐵冶金原材料的鐵礦石其年均使用量已達到全球金屬礦石總量的95%[2]。我國是鐵礦開采及生產大國，當前已探明的鐵礦石儲量占全球比例約13%，其產量長期穩居世界第一[3-4]。在鐵礦開采的過程中，無論是露天開采還是井下開采，都將產生大量的礦體表面圍巖與不能作為礦石使用的夾石，即鐵礦廢石[5]。而我國鐵礦資源“貧、細、雜”的特點則進一步加劇了鐵礦廢石的排放問題[6]。根據中國國土資源經濟研究院發布的《中國礦產資源節約與綜合利用報告(2015)》顯示，中國廢石堆存量達到438億t，這對周邊自然環境造成了嚴重的破壞[7]。當前，我國鐵礦開采產生的廢石主要堆存在礦山的排土場內，而排土場的建造往往會消耗大量的人力和物力，也占用了大量的土地資源；同時，廢石在排土場內的堆存還帶來了一系列的安全與環境問題，其主要表現在排土場泥石流、植被破壞、土地退化、沙漠化、粉塵污染以及水體污染等[8-9]。

2018年，我國自然資源部發布的《冶金行業綠色礦山建設規范》中明確提出，礦山企業應對露天剝離的廢石等固體廢棄物進行資源化利用，安全處置率需達到100%，另外，要建全資源節約型、環境友好型的采礦方式，最大程度地減輕對自然環境的破壞，嚴格遵守減量化、再利用和資源化的原則，科學利用以廢石為代表的固體廢棄物，努力發展礦山循環經濟。由此可見，廢石堆存造成的資源浪費和環境危害等問題已引起我國政府的高度重視，開展礦山廢石資源化利用已成為礦山企業綠色可持續發展的必然要求。

1 我國鐵礦廢石的基本概況

一般而言，鐵礦廢石主要包括花崗質條帶狀混合巖、混合花崗巖、輝長巖、麻巖和部分細粒閃長巖、大理巖等，力學性能穩定且強度較高，具有較大的利用潛能[10]。在鐵礦開采的過程中，不可避免地產生了大量的鐵礦廢石，據統計，我國每生產1 t鐵精粉平均需要排出5.82 t左右的采礦廢石[11]。這些廢石主要集中在鞍本地區、攀西地區、冀東地區和包白地區等重要的鐵礦生產基地，目前，我國對于鐵礦廢石的利用仍處于較低水平，以2018年為例，我國共排放出鐵礦廢石約83 087.69萬t，年利用廢石約23 202.08萬t，平均廢石利用率僅為27.92%，存在較大的提升空間[12]。

2 鐵礦廢石綜合利用技術研究進展

國內外對于鐵礦廢石的綜合利用主要包括采空區充填、工程應用、回收鐵礦石以及制備砂石骨料等多種方式[13-14]。當前，已有不少礦山企業通過以上方式對鐵礦廢石的綜合利用進行積極的探索與實踐，并取得較為豐碩的成果。

2.1 采空區充填

自充填工藝誕生以來，以廢石作為充填料進行采空區充填的技術工藝經歷了三個發展階段：一是將廢石就近直接充填于采空區的干式充填階段；二是以廢石作為充填體粗骨料的膠結充填階段；三是以廢石-尾砂膠結充填為代表的高濃度充填階段[15-17]。

廢石干式充填技術在國內的應用始于20世紀50年代，其憑借能在處理采礦廢石的基礎上一定程度地提升礦石開采率，而得到廣泛地應用與推廣[16-18]。甘肅七角井鐵礦區通過合理有效的生產調度，將2 020 m中段及2 085 m礦山深部優先采掘產生的廢石就近充填至采空區，實現了將鐵礦廢石全部回填至井下采空區的目標[19]。東大山鐵礦針對分段采礦法及礦體形態復雜造成的礦石回收率低等問題，提出了上向水平分層廢石干式充填法并進行工業試驗,通過采場短溜井向布置在穿脈內的礦車輸送采掘廢石，與之前的充填方式相比，東大山鐵礦回采率從49.25%～55%提高到83.6%以上，取得巨大的經濟效益[20]。某鐵礦通過相似模擬試驗分析充填散體結構及流動特性，由此確定出最佳充填井尺寸為3.5 m，散體自然安息角為33.2°,合理充填井間距為20 m,在此基礎上進行廢石干式充填，使采空區圍巖承載能力得到加強，有效解決圍巖冒落問題，增強頂板巖體的穩固性，保障了頂板礦石安全性和高效的回采[21]。但是，廢石干式充填法所具有的勞動強度大、生產能力不足的缺陷使其難以滿足采礦業高速發展的需求，而低成本、工藝簡單和高效率的膠結充填技術逐步走進人們的視野[16-17，22]。

從充填體構成材料的角度出發，膠結充填方式一般有尾砂膠結充填與廢石膠結充填。廢石膠結充填最早出現于20世紀70年代的澳大利亞和前蘇聯等國，該技術主要通過向采空區內注入鐵礦廢石與水泥漿從而形成廢石膠結充填體[23]。與尾砂膠結充填相比，廢石膠結充填體具有更高的抗壓強度，其強度通常在 5～10 MPa以上，適用于一些鐵礦石品位較高、尾礦產量較少的礦山[24-26]。烏克蘭Pivdenno-Bilozerske礦區基于原先充填體強度不足及成本過高的情況，于2001年起采用廢石作為粗骨料，以冶煉爐渣代替硅酸鹽水泥對采空區進行膠結充填，這種充填方式不僅大幅提升地下充填體的強度，還減少了采礦廢石的傾倒量，實現了高品位鐵礦石的高效開采[26]。國內也有部分礦山使用此法進行鐵礦采空區充填，如高陽鐵礦及蒼山鐵礦[27]。值得注意的是，雖然廢石膠結充填在成本、工藝以及充填體強度等方面具有諸多優勢，是當前膠結充填重要的發展方向之一[23]，但也存在著一些問題，如適用范圍小、充填體接頂困難、對充填體的強度和穩定性缺少有效的監測方式與評價手段等，需要更多的專家學者在力學理論模型及充填模式方面開展進一步的研究工作[22]。

隨著充填技術的發展，為了進一步滿足回采工藝要求及采礦成本與環境保護的需要，在膠結充填基礎上，廢石-尾砂膠結充填技術在20世紀80～90年代應運而生[16-18]。廣山鐵礦探索了同步和分步兩種廢石-尾砂膠結填充方式，研究表明，兩種廢石-尾砂膠結物的強度要高于分層尾砂膠結物強度，該技術使得廣山鐵礦回采率由70%提升至93%，貧化率由30%降至5%以下，大幅度延長了礦山的服務年限[28]。結合我國鐵礦石“貧、細、雜”的特點，廢石-尾砂膠結充填相較于膠結充填在我國具有更強的適用性[6]，其充填料漿具有良好的穩定性、流動性和可輸送性，形成的充填體強度滿足采礦工藝要求，而粗粒級廢石骨料的應用則可有效減少膠結劑的用量，降低充填成本[23]。

廢石充填具有工藝簡單和成本低等特點，但因受到井下掘進量的限制，充填能力難以滿足大規模開采的需求，因此常常作為其它充填方式的補充工藝[27]。滇北鐵礦二期工程23#礦體采用尾砂膠結與廢石混合充填的方式，在廢石充填時，兩側流出2～3 m的空間進行尾砂膠結充填，經估算該充填方式每年可節約水泥用量1.8萬t，尾砂用量14.3萬t[29]。太平山鐵礦對坡度較緩的區域進行了全尾砂膠結充填，而對于坡度較大，可以利用廢石自身重力勢能的區域進行了廢石充填，從而大幅提升了工作效率，降低充填成本[30]。大冶鐵礦獅子山采區為解決尾砂不足的問題，在采空區實施廢石充填與全尾砂膠結充填交替進行的充填方案，在保障充填效果的同時節省尾砂使用量，取得了不錯的經濟效益[31]。

2.2 工程應用

鐵礦廢石在工程中的應用主要有修筑廢石壩、尾礦壩、道路工程施工和填海造陸等。

2.2.1 修筑廢石壩和尾礦壩

利用鐵礦廢石修筑廢石壩和尾礦壩，不僅可以在一定程度上就近緩解廢石堆存的問題，同時還能解決尾礦的排放問題。

舞陽鐵礦利用鐵山廟采場廢石，在尾礦庫下游地區修筑了高于地面35 m的廢石壩，該壩服務年限可達3 a左右，用以堆積600萬m3的采礦廢石，在一定程度上解決了該礦山廢石處理的問題[32]。袁家村鐵礦根據當地濕陷性黃土及毗鄰排土場等的特點，開發出一套集濕陷性黃土筑壩工藝和滲流控制技術等為一體的全壽命廢石筑壩技術，截至2013年堆存尾礦1 700萬m3，取得了巨大的經濟效益[33]。鞍鋼集團利用齊大山鐵礦山廢石積極開展尾礦壩擴容及筑壩工藝的試驗研究，成功將風水溝尾礦庫由140 m加高至155 m，并修筑副壩十座；同時利用該工藝將大孤山球團廠尾礦壩由150 m加高至180 m，據統計，僅大孤山球團廠尾礦庫就消耗廢石360萬m3，節省征地及工程費用近千萬元[34]。

2.2.2 道路工程施工

隨著我國經濟的騰飛，各類道路的總里程飛速增長，而不容忽視的是我國對于路基材料，尤其是碎石的需求量也持續攀升。鐵礦廢石成本低廉,力學性能優良，在作為路基材料方面應用潛力巨大。

孫超銓最先探究礦山廢石在道路工程上應用的可行性，指出礦山廢石可在物理性質、力學性質和化學性質等檢測合格的基礎上用以生產修建高速公路所需的路基材料[36]。宋殿林等對遷安磨盤山鐵礦廢石進行破碎處理后，將其中產率占24%的-70+40 mm粒級物料用作鋪路石渣[37]。李柏山通過振動給料篩對程潮鐵礦廢石進行篩分處理，將其中40 cm以下的廢石經PFQ1210反擊破碎機破碎為小塊碎石、小石子和瓜米石后充作鋪設鐵軌的鐵路道渣，達到了廢石利用的目的[38]。鞍鋼集團利用齊大山鐵礦廢石作為路基材料鋪設了兩條試驗路，結果表明，該試驗路可滿足300～360 t電動輪自卸卡車頻繁停車和起動，路面結構強度滿足坡道和彎道上行駛安全的要求,此外，該礦山還建成一座道路混鋪塊碎石加工基地，年產量75萬t，約33萬m3左右，滿足了該礦山及周邊地區道路工程對于合格路基碎石的需求[35]。

2.2.3 填海造陸

作為一種新型的鐵礦廢石處理方式，利用鐵礦廢石進行填海造陸近些年來在我國的冀東以及海南地區進行了探索與實踐。

海南省礦產資源較為豐富，已探明的礦種多達56種，擁有大型礦床67處，據海南省自然資源廳調查顯示，鐵礦是海南礦山廢石排放量較大的主要礦種之一，其中，僅昌江縣石碌鐵礦排放的廢石就達數億噸之多[39]。為解決海南省廢石堆存日益嚴重的問題，同時也為改善該省圍填海石料嚴重不足的局面，石碌鐵礦對廢石進行了物理機械性能檢測、放射性強度測試以及《圍填海工程填充物質成分限值》校核，結果表明，鐵礦廢石飽和抗壓強度基本在120 MPa以上，飽和抗剪切強度及抗腐蝕性能良好，伽瑪照射量率一般在 3.0 nc/kg·h以內，滿足《天然石材放射性防護分類控制標準》規定的范圍，符合圍海工程填充物質的基本要求[40]。司家營鐵礦為解決礦山排土場內鐵礦廢石大量堆存的問題，通過與當地政府協商，建設了一條集采場內汽車運輸、巖石破碎站、膠帶運輸、巖石轉運站、裝車系統、火車運輸、終端卸載站和填海造地為一體的完整體系，經由遷(安)-曹(妃甸)鐵路向唐山市曹妃甸沿海經濟開發區供應填海造陸所需石料，這一系統的建成不僅能夠減少排土場占地410萬km2，還能為礦山獲取每噸廢石0.5元的資源費(僅2019年就創收1 050萬元)，同時也極大程度地解決了曹妃甸沿海工業區填海造陸的石料來源問題[13,41]。

2.3 有價元素的回收

2.3.1 鐵的回收

當前，我國鋼鐵行業仍面臨著嚴峻的形勢。一方面，國內生產的鐵礦石遠遠不能滿足鋼鐵企業的需求，需要大量進口鐵礦石，對外依存度高[3]；另一方面，我國鐵礦資源“貧、細、雜”的特點導致了大量的鐵礦被排放到廢石堆中，造成資源的嚴重浪費[6,42]。因此，對廢石中的鐵礦回收利用就顯得尤為必要。

當前，對于廢石中鐵元素的回收主要有干式預選及階段磁選兩種方式。干式預選是指對廢石預先進行干式磁選，再將干選精礦返回選礦廠進行二次選別。干式預選具有工藝設備簡單，處理量大等特點，因而在廢石回收鐵元素的過程中得到了廣泛地運用。本鋼南芬鐵礦利用CTDG1216大粒度干選機對排土場內-400 mm的廢石進行了磁選，回收的鐵礦石品位可達20%左右[43]。磁海鐵礦將排土場廢石破碎至-12 mm后，使用3臺LCG1021粉礦干選機對廢石進行磁選，經干式磁選機磁選后的廢石其磁性鐵含量由原來的18.76%～22.17%提升至25.86%～31.63%，磁性鐵回收率達到了87.68%～91.63%[44]。本鋼歪頭山鐵礦通過廢石粗選及粗精礦再選試驗對原有廢石預選回收工藝進行改進，結果表明，采用廢石篩分-篩下預選拋尾-篩分-篩下干選的生產工藝可使粗精礦鐵品位提高9.85個百分點，精礦電耗降低5.23 kWh/t，經濟效益十分顯著[45-47]。

通常情況下，鐵礦廢石中鐵品位較低，其所含鐵礦的回收工藝常常面臨著效益較低的問題。因此，干式預選常常被作為其他利用方式(尤其是制備砂石骨料)的輔助工藝對廢石中的鐵礦石進行回收。遷安磨盤山鐵礦廢石經顎式破碎機處理后通過磁滑輪選別出產率為3%、品位為22%～26%的鐵礦石返回選礦廠回收[37]。溪石鐵礦廢石在顎式破碎機破碎后進入磁滑輪進行選別，可以有效回收混料中的磁鐵礦礦石[48]。研山鐵礦在廢石制砂工藝的中碎作業后設置了干式磁選機，其中干選精礦返回選礦廠重新選別，而其余廢石則進入后續制砂工藝，增加了經濟效益[49]。大石河鐵礦將細碎后10～20 mm以及小于10 mm粒級的廢石進行干式磁選處理，由此獲得產率為3.96%、全鐵品位為18.34%的鐵礦石，成為該礦山新的經濟增長點[50]。

此外，部分鐵礦山根據廢石鐵品位較高的特點開發出集磁選、磨礦和浮選等選別手段為一體的富集工藝。該工藝能夠最大程度地將廢石中的鐵元素選別出來，實現鐵礦資源的高效利用。徐州鐵礦對下屬鎮北和吳莊兩處鐵礦廢石開展了磨礦細度、弱磁選條件和強磁選條件探索試驗，根據試驗結果制定了一條干式磁選—磨礦—弱磁選—強磁選—脫水的廢石磁選富集工藝，該工藝最終可獲得產率3.50%、鐵品位65%的弱磁選鐵精礦，以及產率5.42%、鐵品位35%的強磁選精礦，年利潤總額達到了262.6萬元[51]。我國西部某鐵礦對廢石進行了磨礦細度、磁選以及反浮選的試驗，最終確定了干式磁選拋廢—階段磨礦—階段磁選—反浮選的工藝流程，并獲得了鐵品位為62.11%、回收率為61.68%、磷含量為0.05%的鐵精礦，回收效果十分理想[52]。河北司家營鐵礦將該礦鐵品位為18.79%的廢石先后經干式磁選和濕式磁選拋尾后進行兩段磨礦與階段磁選，得到了鐵品位為52.71%、回收率為48.50%的磁選混合精礦，隨后又以NaOH為pH調整劑、淀粉為抑制劑、CaO為活化劑、MF為反浮選捕收劑，經1次粗選1次精選和2次掃選的反浮選，得到了鐵品位65.97%、回收率43.27%的鐵精礦，此研究對該類鐵礦廢石的回收利用具有一定的指導意義[53]。雖然上述分選能夠最大程度地提升鐵的回收率，但是其復雜的工藝及廢石中鐵含量不高的特點往往會造成設備工藝成本較高，尾礦排放量較大等問題，因此對于該工藝的使用還需結合具體情況進行具體分析。

2.3.2 其他有價元素的回收

除了回收鐵元素，部分選廠還對鐵礦廢石中所含有的磷、硫、銅、釩和鈦等元素進行了回收利用，并取得了一定的研究成果。河北冀東地區形成了集釩、鈦和磷等元素為一體的鐵礦資源綜合利用示范基地，該基地的建成對于周邊地區磷鐵礦及釩鈦磁鐵礦的綜合利用具有一定的示范引導作用[54]。紀瑩華等對承德某鐵礦干選廢石進行磁選和浮選探索試驗，結果表明，對廢石中-0.5 mm粒級的細顆粒進行“一粗二精一掃”開路選別后可回收P2O5品位為32.50%的磷精礦，實現資源的綜合利用[55]。王炬對某鐵礦干式磁選拋廢廢石進行預先富集、跳汰選別、銅硫混合浮選和銅硫分離浮選等綜合試驗后，最終分別獲得了鐵品位為 65.02%的鐵精礦、硫品位為45.44%的硫精礦以及銅品位為18.80%的銅精礦，對于同行業鐵礦山廢石中有價元素的回收利用具有一定的借鑒意義[56]。此外，在美國阿迪朗達克高地的氧化鐵磷灰石礦床的廢石中還檢測出了高濃度的稀土礦元素，其回收仍有待進一步地探究[57]。

2.4 生產砂石骨料

砂石骨料是生產生活中消耗量僅次于水的第二大天然材料，是混凝土等建筑材料中最重要的原材料，被廣泛運用于建筑、道路、橋梁和水利等各大領域，截止2019年，全球砂石骨料產量已達到500億t，中國是全球砂石骨料第一大生產國，2019年已達到188億t[58-59]。根據原材料來源的不同，砂石骨料可被分為機制砂與天然砂兩種類型。當前，由于受到環境保護和資源儲量等多方面因素的限制，天然砂逐漸難以支撐起我國每年近200億t的砂石骨料需求量[60]。因此，混凝土行業必須找到新的原料來替代天然砂，而便宜和存貯量龐大的采礦廢石就具備良好的應用前景[61]。

與天然骨料相比，鐵礦廢石儲量大、強度高且力學性能穩定，因此在對鐵礦廢石各項指標檢測合格的基礎上將其用于制備砂石骨料，這不僅可以緩解天然骨料的供應壓力，還能在一定程度上解決廢石堆存過剩的難題，其具備較高的經濟效益、環境效益和社會效益。

早在21世紀初我國就有專家學者對于將鐵礦廢石用于砂石骨料的制備開展了相關研究。張雷通過對高村鐵礦廢石的普氏硬度系數、密度及松散系數等物理和力學性質進行測量后，提出該鐵礦圍巖可用于生產混凝土粗骨料的設想，為鐵礦廢石的綜合利用指明新的途徑[62]。龔樹峰等總結了鐵礦廢石常見的自然類型，指出對于鐵礦廢石物理、力學、化學性質的檢測可具體到含泥量、化學成分、堅固性、強度和密度等方面，并據此提出基于鐵礦圍巖性能檢測的生產0～10、10～20和20～40 mm粒級石料的碎石加工工藝，為鐵礦廢石制備砂石骨料技術的研究與應用提供借鑒和指導[10]。

與此同時，越來越多的企業針對鐵礦廢石制備砂石骨料技術進行了積極地探索與實踐。洛陽大華機械廠與北京路星公司以首鋼密云鐵礦廢石為原料，開發出一條兩段兩閉路的機制砂石的生產流程，該流程利用該公司自行研發的PFQ系列強力反擊式破碎機和PL立式沖擊破碎機，將350 mm以下的鐵礦廢石加工成40～0.15 mm粒級的各種用途的砂石骨料，不僅降低了人工砂石的生產成本，取得巨大的經濟效益，而且還解決了廢石堆存占地引發的環境和安全等問題，為我國節約了大量的石料和土地資源[63]。舞陽礦業基于鐵古坑和鐵山廟兩處鐵礦廢石建成了年產100萬m3的石子廠，該廠可生產5～10、10～20和20～31.5 mm粒級粗骨料及0.3～4和4～5 mm粒級機制砂，并在機制砂生產工藝中加入了水洗流程，較好地解決了石粉含量過高的問題，使鐵礦廢石成為該公司新的經濟增長點[33]。

各類標準規范的制定及鐵礦廢石各項性質檢測數據的提供有著重要意義。Gayana BC等指出應對鐵礦廢石進行詳細地檢測，確保礦山廢石的各項性能符合建筑工程的標準規范的同時，還要保障對環境及人類無害[64]。Yellishetty等根據美國試驗材料學會制定的ASTM C/109C等標準對印度果阿邦鐵礦廢石的級配曲線、片狀顆粒含量、壓碎指標值和吸水率等性能進行檢測，并與天然骨料一同進行混凝土養護的對照試驗；檢測結果表明，粒級為12.5～20 mm的鐵礦廢石適用于作為混凝土骨料使用，12.5～4.75 mm的細粒級廢石則適用于生產建筑工程的砂石；而養護試驗則顯示，相比于天然骨料，果阿邦鐵礦廢石作為骨料制成的混凝土有著更為優良的力學性能[65]。

四川廣元某超貧磁鐵礦礦山對廢石的密度和單軸抗壓強度進行檢測后，又根據公路橋涵技術規范JTGTF50-2011對破碎至16～4.75 mm(碎石)與4.75～0 mm(機制砂)兩個粒級的泥塊含量、針片狀顆粒含量、輕物質含量和壓碎指標值等進行檢測，最終設計出一條包括除泥、破碎、篩分和選粉的廢石加工的工藝流程[66]。

張發勝對酒鋼鐵礦廢石進行物相、放射性、粒度分布以及化學成分的檢測；并根據JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》、GB/T 14685—2011《建設用卵石、碎石》、GB/T 14684—2011《建設用砂》等標準對廢石破碎后制成的粗骨料(5～20 mm)與細骨料(0.16～5 mm)的壓碎指標值、堆積空隙率、吸水率和針片狀含量等指標進行檢測，得出該鐵礦廢石可以用作生產粗骨料及機制砂的結論[67]。

大石河鐵礦依據《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》對公司排土場鐵礦廢石進行表觀密度、吸水率、含泥量、有害物質、堅固性、放射性和壓碎指標值等指標的檢測，并對廢石的顆粒級配進行監測分析；根據檢測結果為大石河鐵礦開發出一條年處理量732萬t的建筑砂石生產工藝，可生產出4.75～0.15 mm粒級建筑砂及20～10 mm粒級的建筑砟[49]。

山東蒼嶧鐵礦利用某礦山的鐵礦廢石資源建成了一條處理量2020t/h的骨料生產線，該生產線在投產前對鐵礦廢石進行化學成分及國標GB/T 14685—2011《建設用碎石》中規定的各項性能檢測，并基于該鐵礦廢石SiO2含量及堅固性、巖石抗壓強度較高等特性設計出采用顎式破碎機、圓錐破碎機與反擊式破碎機相結合的破碎工藝流程。該骨料生產線可生產 20～31.5、10～20和5～10 mm粒級的粗骨料，并利用生產粗骨料產生的-5 mm粒級物料經篩分、洗砂和磁選后生產0.4～4 mm細沙及4～5 mm粗砂。該生產線自2017年投產以來，生產出符合標準的粗骨料及機制砂，為廢石的綜合利用以及綠色礦山建設提供了借鑒[68]。

2.5 其他方向的利用

2.5.1 制備高性能混凝土

近年來，部分專家學者對利用鐵礦廢石制成的砂石骨料開展了制備高性能混凝土的相關研究。陳杏婕等以密云地區鐵礦廢石為粗骨料，以單獨磨細的鋼渣為膠凝材料，再配合鐵尾礦、水泥熟料和脫硫石膏磨制的混合料，加入水及堿水劑后制成高強度混凝土材料，其抗壓強度可達75.92 MPa[69]。劉佳利用密云地區鐵礦廢石作為粗骨料，將其與尾礦、粉煤灰、脫硫石膏和水泥熟料等按照一定比例配合制成高性能混凝土材料，該材料在抗凍融及抗硫酸鹽侵蝕等方面具有優異的性能[70]。李斌斌等利用遼寧壹立方砂業提供的鐵礦廢石粗骨料代替天然骨料制備出符合需求且質量優良的C30混凝土疊合板，證明了鐵礦廢石在預制構件中大摻量應用的可行性[71]。

2.5.2 制備環保材料

近年來，鐵礦廢石在制備環保材料中的運用也取得一定的實踐。海南紅石鐵礦由于其廢石內普遍含有選礦后殘留的廢渣，粉末狀含量較高，因而在分選后將廢渣用以生產環保磚[39]。Bahareh Sadeghalvad等從伊朗中部的Choghart鐵礦廢石中提取出交代巖并對其進行改性處理，在其基礎上使其分別與Mg-Al及Ni-Al水滑石結合制成兩種吸附材料，用以吸附污水中的硫酸鹽，結果表明，兩種吸附材料吸附過程為放熱反應，且吸附性能優良[72]。Moon Young Jung等對韓國Yangyang鐵礦廢石中的重金屬元素含量進行了相關工程試驗標準的檢測，檢測結果表明，重金屬含量合格，在此基礎上利用該廢石代替細骨料可生產出1級非燒結環保磚，僅在原材料方面就節約了30%的成本[73]。

2.5.3 制備其他材料

鐵礦廢石還可用作制備塊磚和陶瓷材料等建筑材料。本鋼集團現已建成年產量6萬m3的建筑砌塊磚廠，可以生產各種規格的免燒砌塊磚[74]。楊航等將河北某鐵礦廢石破碎至-2 mm后與發泡劑和鐵尾礦按照一定比例混合后燒制成型，結果顯示，當廢石用量為45%～60%時，可以制成發泡效果優良的建筑外墻防火陶瓷保溫材料，這為鐵礦廢石的精細化利用提供了新的思路[75]。莊駿利用十八胺對酒泉鋼鐵公司廢石場中的千枚巖廢石樣品進行了改性處理，改性后的廢石力學性能優良，且在一定比例下與阻燃劑DBDPE(十溴二苯乙烷)及阻燃協效劑復配使用可制成阻燃性塑料填料，其阻燃效果可達V-0等級[76]。

3 結語

目前，我國對鐵礦廢石的綜合利用仍處于起步階段,依然存在規模小、數量少和規范性不強等諸多問題。因此，一方面廣大礦山企業要進一步深化和細化對鐵礦廢石工藝礦物學等基礎性質的研究，在此基礎上將制備砂石骨料與采空區回填、工程應用等鐵礦廢石利用方式充分結合起來，進一步加強對利用鐵礦廢石研發和制備高性能材料的力度，并努力把鐵礦廢石的綜合利用與當地市場需求和政府發展戰略等因素結合起來，從而實現鐵礦廢石綜合利用的高值化、規?；彤a業化。另一方面，政府部門應當加強對礦山企業尤其是中小型及偏遠地區礦山企業的扶持力度，在完善相關法律法規和標準規范的同時給予這些企業更多資金上的幫扶，力爭將鐵礦廢石綜合利用相關技術推廣開來，從而為綠色礦山的建設添磚加瓦。