浅谈铁尾矿砂在特种砂浆的研究进展
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摘 要 铁尾矿砂是选矿后的废弃物，对生态环境造成污染。本文分析铁尾矿砂作为细集料和填料的优势，并将铁尾矿砂在特种砂浆中的应用进行阐述，对铁尾矿砂在砂浆和灌浆料中的应用做出展望。
关键词 铁尾矿砂;特种砂浆;灌浆料;天然砂
引言
目前，我国建筑砂浆和水泥基灌浆料使用的细集料主要使用天然砂和石英砂，天然砂作为不可再生资源，在我国很多地方已经严禁开采，石英砂主要材料是玻璃，其价格昂贵，因此建筑砂浆和水泥基灌浆料行业中必须寻找新砂途径。矿产资源经过破碎、磨矿、分选等产生大量尾矿，铁尾矿砂是大宗固体工业废弃物，我国每年铁尾矿年排放量高达1.5亿吨，占入选铁矿石量的60%左右，铁尾矿在发达国家已经得到综合利用，而在我国利用率太低，因此铁尾矿进行综合利用具有重要的意义。铁尾矿砂是矿山开采后的工业废弃物，由于颗粒较细难以利用，堆放铁尾矿砂，对环境和水均造成了污染，综合利用铁尾矿砂来缓解天然砂的紧缺迫在眉睫。
1 铁尾矿砂在特种砂浆中的应用
铁尾矿砂相对于天然砂和石英砂有明显优势：铁尾矿本身干燥，含水率低，经简单处理便可使用，价格相对于天然砂便宜;其次铁尾矿砂颗粒级配可以通过破碎筛分工艺筛出不同粒径的级配砂，可制备最优砂级配，但铁尾矿砂形貌不规则多棱角，颗粒表面裂缝易吸水，在制备砂浆时会引起强度降低。由于铁尾矿砂的形态、成分、颗粒级配等方面差异性比较大，目前大量学者利用铁尾矿砂制备混凝土并对性能进行研究，但铁尾矿砂用于水泥基灌浆料和砂浆研究较少。鲍一轮等发现[1]合理的尾矿砂颗粒级配对外保温黏结砂浆的黏结强度和耐水黏结强度有利，尾矿砂和天然砂搭配使用，砂浆性能不如天然砂制备的砂浆。黄田勇发现[2]利用铁尾矿砂、天然砂作为细骨料制备外墙保温抹面砂浆时，掺加铁尾矿砂砂浆比天然砂砂浆水量增加24%，与水泥和EPS板的拉伸黏结强度均可达标准要求。铁尾矿砂作为骨料，采用正交试验，对砂浆的黏结性能进行测试[3]，通过添加聚合物改性物，砂浆性能及黏结强度均提高，聚灰比对黏结砂浆影响显著，灰尾比及骨料细度对黏结砂浆影响不大。路国忠等[4]发现尾矿代替50%天然砂，聚合物防水砂浆和易性、密实度最好，同时有相关文献指出利用铜尾矿砂和铁尾矿砂成功制备出性能满足相关国家标准要求的系列普通砌筑和抹灰干混砂浆，固体废弃物利用率高达60%以上。周文娟等[5]发现利用铁尾矿砂制备砂浆，随着纤维素增加，砂浆性能不断降低，随着萘系减水剂增加，砂浆性能呈现了先降低后提高的趋势，随着可分散乳胶粉的增加，砂浆性能先降低后提高，尾矿砂代替天然砂制备水泥建筑砂浆和水泥基灌浆料是完全可行的，但是对水泥基灌浆料的基础研究比较少。水泥基灌浆料是用高强度的颗粒作为细集料，以水泥作为胶凝材料，使水泥、矿物掺和料、外加剂紧密结合在一起而制备出高强度、微膨胀、防离析的特种砂浆，现场添加一定的水与之拌匀，制备出流动性好、高强、施工性能好满足工程要求。细骨料在灌浆料中重量比约占50%，灌浆料中一般是优选的天然砂或者石英砂，减少灌浆料中天然砂和石英砂的使用量也是缓解矿产资源短缺的途径之一，李北星利用铁尾矿砂取代40%～50%天然砂，添加塑性膨胀剂和补偿收缩膨胀剂、多种矿物掺和料等制备了超高早强、流动性好 、塑性良好、无收缩的灌浆料;利用铁尾矿砂制备灌浆料不仅解决了铁尾矿砂造成的环境污染，還解决了天然砂的紧缺，为固体废弃物的利用提供了新途径。
2 铁尾矿砂在特种砂浆展望和问题
绿色环保高性能灌浆料和砂浆是发展的必然趋势，现阶段不可再生资源的大量消耗，寻找其替代资源以改善当前资源环境恶性循环的现状。随着资源能源问题的日益突出，铁尾矿砂作为天然砂的替代品来配制砂浆和灌浆料，研究其各性能的方法和途径具有重大的现实意义，但系统地深入研究硬化浆体微观结构与宏观性能之间的关系尚未见报道。目前，国内外学者把铁尾矿砂应用于建筑砂浆进行研究，但应用于特种砂浆中研究较少。干混砂浆中细集料在约占70%，铁尾矿砂要用于特种砂浆一般要选用1mm以下细砂，可见铁尾矿砂应用于灌浆料和砂浆具有应用前景，铁尾矿砂用于建筑砂浆和灌浆料仅仅停留在实验室阶段，未进行工业生产，尾矿细砂变成机制砂是关键，企业化生产要选择合理的工艺，进行细砂分级，提高铁尾矿利用率，既能方便生产，又能降低砂浆成本;其次提高铁尾矿砂在特种砂浆中尾矿使用量。
3 结束语
尾矿砂作为建材原料，既解决了固体废弃物，又能有良好的经济效益和社会效益，具有很大的发展前景，未来针对铁尾矿砂主要研究：成分、粒径分布等，最大经济合理利用铁尾矿砂。
参考文献
[1] 鲍一轮.铁尾矿建筑砂浆的工程特性研究[D].西安：长安大学，2013.
[2] 黄田勇，章银祥，陈旭峰，等.铁尾矿砂制备外墙外保温用抹面砂浆的性能研究[C].中国硅酸盐学会固废分会成立大会第一届固废处理与生态环境材料学术交流会.中国硅酸盐学会固废分会成立大会第一届固废处理与生态环境材料学术交流会论文集.北京：清华大学，2015：256-258.
[3] 赵鹏翔，穆琰，李豪，等.铁尾矿制备建筑粘结砂浆的研究[J].墙体革新及建筑节能，2012，（1）：59-61.
[4] 路国忠，郑学松，周丽娟，等.超细矿粉及尾矿砂在聚合物防水砂浆中的应用研究[J].混凝土，2011，（10）：104-113.
[5] 周文娟，林松.尾矿细砂砂浆试验研究[J].混凝土，2013，（7）：108-110.
作者简介
孙倩，硕士研究生，从事建筑材料检测。
*[基金项目] 河北省建设科技研究计划（项目编号：2018-123）。
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