鐵尾礦的再利用
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隨著鋼鐵產業的迅猛發展,尾礦已成為我國產出量最大、綜合利用率最低的固體廢棄物之一。大量尾礦占用土地、浪費資源、污染環境,且構成嚴重的安全隱患。因此,鐵尾礦的再利用是一個重要的環保…
隨著鋼鐵產業的迅猛發展,尾礦已成為我國產出量最大、綜合利用率最低的固體廢棄物之一。大量尾礦占用土地、浪費資源、污染環境,且構成嚴重的安全隱患。因此,鐵尾礦的再利用是一個重要的環保節能課題。
目前,我國尾礦的再利用包括提取有價元素、制作建筑材料和作為充填材料等。北京科技大學近幾年積極開發以鐵尾礦為原料生產高強混凝土,他們利用首鋼密云鐵尾礦制備出了鐵尾礦摻量達70%,抗壓強度為100 MPa的高強混凝土。但需要對鐵尾礦進行超細粉磨和高溫養護。由于粉煤灰比磨細鐵尾礦具有更好的火山灰活性,因此他們在前述研究成果的基礎上,最近用粉煤灰取代磨細鐵尾礦,用以解決粉磨能耗過高和養護條件比較苛刻等問題,并且能在常溫養護條件下低成本制備出28 d抗壓強度達到100 MPa以上的高強混凝土。他們以鐵尾礦作為骨料、以粉煤灰為礦物摻合料制備高強混凝土。其中,鐵尾礦摻量60%、粉煤灰摻量16%、礦渣10.4%、熟料I0.4%和脫硫石膏3.2%,外加占膠凝材料1.2%的UNF-5高效減水劑及0.21水膠比。試樣養護28 d抗折強度達到20.6 MPa,抗壓強度達到100.1 MPa,固體廢棄物摻量高達86.4%。粉煤灰的加入填充了混凝土中的毛細空隙,使混凝土更加密實,從而提高了混凝土的后期強度。
他們的研究表明,鐵尾礦摻入量、減水劑用量和水膠比對鐵尾礦高強混凝土強度的影響很大。合適的鐵尾礦摻入量能提高混凝土的后期強度;較優的高效減水劑用量可以保證漿體的流動性,提升混凝土的工作性能,促進漿體的水化硬化;適當的水膠比不會使混凝土凝結硬化后的多余水分殘留在試塊中而形成毛細孔,從而提高混凝土的密實度、抗荷載能力和力學性能。
對比試驗表明,鐵尾礦摻量為50~60%的試樣早期和后期強度相差不大,但摻量達到70%以后強度大幅度下降,因此,根據試驗選定最優的鐵尾礦摻量為總質量的60%。另一方面,合適的高效減水劑用量能更好地分散水化漿體、破壞水化漿中的凝聚結構,使吸附水減少而游離水增多,提高水化漿體的流動性。當高效減水劑用量為膠凝材料用量的1.2%時,力學性能最優。另外,當水膠比為0.21時,制備出的鐵尾礦高強混凝土的強度最高。
本體系屬于無粗骨料的混凝土結構材料,與普通硅酸鹽水泥相比,該體系中水泥熟料所占比例大幅度降低,而粉煤灰、礦渣和脫硫石膏的比例大幅度提高。一方面,這種膠凝材料體系可大幅度節省水泥熟料,從而減排CO2,并能利用大量的固體廢棄物;另一方面,選用的一級粉煤灰不但具有較高的活性,還含有大量微米和亞微米玻璃微珠,有利于在降低用水量的同時使混凝土拌合料保持足夠的流動度。礦渣細度遠超普通混凝土所用的礦渣細度,使該體系中的礦渣具有接近水泥熟料的活性。