中国是矿(kuang)(kuang)产(chan)(chan)资源大国,伴(ban)随(sui)产(chan)(chan)生的矿(kuang)(kuang)山废石和尾矿(kuang)(kuang)量也是巨大的,这些固废不仅占用大量土地(di),而且污染土壤及江、河、湖(hu)、海等(deng)水体,影响农、林、牧、副、渔等(deng)生产(chan)(chan),甚影响人类的健康。矿(kuang)(kuang)业对(dui)环境(jing)的破坏和地(di)球资源的日趋枯竭(jie),致使人们越来越关(guan)注矿(kuang)(kuang)山固体废物的处理和资源化。有句话(hua)说得(de)好,「尾矿(kuang)(kuang)是放错(cuo)地(di)方的资源」,如果利(li)用好了,那是金(jin)子!
下面,矿山废石(shi)和尾矿有多种应用(yong)领域(yu),砂石(shi)菌整理了(le)和砂石(shi)行业及上(shang)下游行业相关的应用(yong)领域(yu)如下。
1、砂石骨料
砂(sha)石骨(gu)料(liao)是建(jian)筑、道路、桥梁等基础(chu)设(she)施工(gong)程建(jian)设(she)用量、不可(ke)或缺、不可(ke)替代(dai)的基础(chu)材料(liao)。
但砂石(shi)骨(gu)料(liao)属于资(zi)源(yuan),几(ji)千(qian)年的开采(cai)对(dui)地球环境造成了很(hen)大(da)破(po)坏。而我国(guo)金属和非金属矿行业,在长期开采(cai)生产(chan)过程中,矿山产(chan)生大(da)量的废石(shi)、尾矿,利用这些尾矿资(zi)源(yuan)完全可替代或部分替代砂石(shi)骨(gu)料(liao)。
矿山(shan)的(de)(de)(de)许多(duo)废石(shi)(shi)都可(ke)(ke)以用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)(zuo)粗、中粒骨料(liao)(liao),评价骨料(liao)(liao)时(shi)要(yao)考(kao)虑(lv)(lv)岩(yan)(yan)(yan)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)物理(li)(li)性(xing)质和化学成份。两者(zhe)都取决于岩(yan)(yan)(yan)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)种类,但(dan)还(hai)要(yao)考(kao)虑(lv)(lv)其(qi)裂隙发育程度(du)和风化程度(du)。物理(li)(li)性(xing)质中,强度(du)大者(zhe)当(dang)然有利;此外,还(hai)要(yao)考(kao)虑(lv)(lv)弹(dan)性(xing)模量(liang),弹(dan)性(xing)模量(liang)越接近水泥砂浆越好。同时(shi),还(hai)要(yao)求(qiu)用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)(zuo)骨料(liao)(liao)的(de)(de)(de)废石(shi)(shi),其(qi)中片状或纤维状岩(yan)(yan)(yan)屑含量(liang)都不(bu)(bu)能太多(duo)。一般(ban)说来,石(shi)(shi)灰岩(yan)(yan)(yan)(不(bu)(bu)含非晶(jing)质SiO2和MgO者(zhe))、细(xi)砂岩(yan)(yan)(yan)、石(shi)(shi)英岩(yan)(yan)(yan)、结晶(jing)相(xiang)对较细(xi)的(de)(de)(de)花(hua)岗岩(yan)(yan)(yan)、闪(shan)长岩(yan)(yan)(yan)、片麻(ma)岩(yan)(yan)(yan)和玄武(wu)岩(yan)(yan)(yan)等都适用(yong)(yong)于作(zuo)(zuo)(zuo)为(wei)骨料(liao)(liao)。某些飞机场跑道的(de)(de)(de)混凝土还(hai)专门(men)要(yao)求(qiu)用(yong)(yong)玄武(wu)岩(yan)(yan)(yan)作(zuo)(zuo)(zuo)为(wei)骨料(liao)(liao),这与天然岩(yan)(yan)(yan)石(shi)(shi)中玄武(wu)岩(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)强度(du)有关。岩(yan)(yan)(yan)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)化学成份也不(bu)(bu)可(ke)(ke)忽视,主(zhu)要(yao)是要(yao)预(yu)防“碱-骨料(liao)(liao)反(fan)应”问题,碱-骨料(liao)(liao)反(fan)应在(zai)国(guo)际上被称为(wei)混凝土的(de)(de)(de)癌症。
2、混凝(ning)土细骨料
利(li)用尾矿(kuang)作为(wei)混凝土的细骨料,也要考虑(lv)对粗(cu)、中(zhong)粒骨料的同样要求。一般说来,尾矿(kuang)砂较(jiao)之(zhi)海(hai)砂更好,因为(wei)海(hai)砂往(wang)往(wang)“含有盐分(fen)、氯离子,容易使钢(gang)筋锈蚀,而且(qie)尾矿(kuang)表面粗(cu)糙(cao)、具有棱角(jiao),可(ke)以增加混凝土的强度。
尾(wei)矿要用(yong)作细骨(gu)料,要求一定(ding)的粒度,当粒度不符合要求时,需要将尾(wei)矿进行(xing)筛分处理。粗(cu)砂(sha)使混(hun)凝(ning)土较为干涩,黏(nian)性下降,工作性不好(hao);特(te)细砂(sha)不但使混(hun)凝(ning)土极易离析,而且需水(shui)量大,从而提高了水(shui)泥用(yong)量。
3、利(li)用废(fei)石作为铁(tie)路道渣
对铁路道(dao)渣(zha)的(de)要(yao)求是在震动压(ya)力下不(bu)易碎,片理或(huo)层理发育的(de)岩(yan)(yan)石(shi)当然不(bu)适用(yong)于(yu)作为道(dao)渣(zha),而石(shi)灰岩(yan)(yan)、玄(xuan)武岩(yan)(yan)等较适用(yong)于(yu)作为铁路道(dao)渣(zha)。
4、水(shui)泥的基本原料
水泥的基本原料是石灰石和粘土矿。石灰岩和粘土岩(页岩等)都是矿山常见的废石,或是含相应成分的尾矿也可用作基本原料。要注意的是对于利用石灰岩和粘土岩,不要机械地(di)照搬过去规范中的品(pin)位指标要求。
5、水泥的(de)混合材料
水泥(ni)中加入适量(liang)的(de)混合材(cai)料(liao),既(ji)可改善水泥(ni)的(de)某些性(xing)能,又可节省基本材(cai)料(liao)的(de)消(xiao)耗。混合材(cai)料(liao)分为填充性(xing)和活(huo)性(xing)两种。目前,高(gao)炉渣、粉煤灰已成为常(chang)用的(de)水泥(ni)活(huo)性(xing)混合材(cai)料(liao)。实(shi)际上(shang)有些尾矿(kuang)(kuang)(kuang)也适于用作混合材(cai)料(liao),例如(ru)角(jiao)闪岩(yan)中的(de)钒钛铁矿(kuang)(kuang)(kuang)床的(de)尾矿(kuang)(kuang)(kuang)。废石(或尾矿(kuang)(kuang)(kuang))中非晶质物质含量(liang)较高(gao)者,如(ru)玻璃(li)质火(huo)山岩(yan)、凝灰岩(yan)、浮岩(yan)等还可用作活(huo)性(xing)混合材(cai)料(liao)。
6、水泥的校正原(yuan)料
主要(yao)是铁质校正(zheng)原(yuan)料和硅(gui)质校正(zheng)原(yuan)料。这两种原(yuan)料也可以利用尾(wei)矿。例如,福建尤溪某多金(jin)属矿的(de)尾(wei)矿,铁的(de)含量(liang)高(gao),已售给(ji)水泥厂用作铁质校正(zheng)原(yuan)料。多数(shu)鞍山式铁矿的(de)尾(wei)矿,既含有(you)大量(liang)硅(gui),也含有(you)铁,都有(you)成(cheng)为(wei)校正(zheng)原(yuan)料的(de)可能。
7、用于生产各类(lei)砖
目前,煤(mei)矸(gan)石(shi)(shi)砖(zhuan)(zhuan)(zhuan)已成(cheng)为取代粘土砖(zhuan)(zhuan)(zhuan)的主要墙体建(jian)筑材料(liao)之一,不(bu)仅可烧(shao)制(zhi)歼(jian)石(shi)(shi)红砖(zhuan)(zhuan)(zhuan),还(hai)可以烧(shao)制(zhi)空心砖(zhuan)(zhuan)(zhuan),实际上许多页(ye)岩废石(shi)(shi)也适用于制(zhi)砖(zhuan)(zhuan)(zhuan),只不(bu)过(guo)能耗(hao)较矸(gan)石(shi)(shi)砖(zhuan)(zhuan)(zhuan)要高(gao)。
另外(wai),采用未经锻烧的石(shi)膏(gao)尾矿(kuang)为原料,磨(mo)细(xi)后与一(yi)定比例(li)的磨(mo)细(xi)矿(kuang)渣、粉煤灰混(hun)合(he),在复合(he)激发剂(ji)的作用下,可用于生产石(shi)膏(gao)尾矿(kuang)砖、空心(xin)砌块等新型墙体材料。
实际(ji)上许多尾(wei)矿(kuang)都可以用于(yu)制造(zao)蒸养砖/蒸压砖,这种砖是用一定(ding)胶凝(ning)剂(ji)将尾(wei)矿(kuang)胶结后用蒸汽养护,乃(nai)用高压蒸汽养护而成。
广(guang)场(chang)砖(zhuan)是(shi)一种刚(gang)在国内流行使(shi)用的陶瓷(ci)(ci)仿石(shi)制品(pin),可(ke)以有多种形(xing)状和(he)颜(yan)色(se),可(ke)任意组合成各种花纹。一般可(ke)配加(jia)30~50%的尾矿(kuang),再添(tian)加(jia)一些(xie)陶瓷(ci)(ci)原料和(he)色(se)料,在1200~1300℃烧制而成。
8、用(yong)尾矿围池(chi)造(zao)田
这(zhei)种技术是(shi)河(he)(he)北理工大(da)学杨(yang)福海教授创造(zao)的。这(zhei)种技术是(shi)将河(he)(he)滩荒地(di)变成可耕地(di),称为(wei)“围(wei)(wei)池(chi)(chi)造(zao)田法(fa)”。在华北、西北等干早地(di)区(qu),往往有许多间歇河(he)(he)或半间歇河(he)(he),河(he)(he)滩很宽,即使(shi)下(xia)雨时(shi)(shi)所(suo)占水道(dao)亦很窄;而(er)河(he)(he)道(dao)两侧(ce)的河(he)(he)滩有着大(da)量大(da)小不一的河(he)(he)卵石而(er)不能用作(zuo)耕地(di)。围(wei)(wei)池(chi)(chi)造(zao)田法(fa)是(shi)在河(he)(he)滩上用石块垒起高3.5~5米的围(wei)(wei)坝,每个围(wei)(wei)池(chi)(chi)的面积约(yue)40亩地(di);将尾矿(kuang)直接排入池(chi)(chi)中(zhong),当池(chi)(chi)子(zi)将满时(shi)(shi),接着排放到另外(wai)的新(xin)围(wei)(wei)池(chi)(chi)中(zhong)去(qu)。填充了尾矿(kuang)后的池(chi)(chi)子(zi),河(he)(he)卵石已埋到尾矿(kuang)之(zhi)下(xia),在其上覆盖约(yue)25公分的可耕土(tu),使(shi)这(zhei)种池(chi)(chi)子(zi)成为(wei)了可耕地(di),这(zhei)种方法(fa)已在冀东某(mou)些矿(kuang)山获得成功(gong)。
9、利用(yong)废石或/和(he)尾矿填埋露天(tian)坑复田(tian)
将废石或(huo)/和尾矿排放到过(guo)去已有的(de)露天坑,再覆盖上一定厚(hou)度的(de)可耕土(tu)以使(shi)其成为(wei)可耕地。这是一些矿山正在采用的(de)办法(fa)。
10、作为生产硅砖的原料(liao)
硅砖是酸性耐火材料,广(guang)泛用(yong)于玻璃(li)熔窑、炼焦炉(lu)或(huo)热(re)风(feng)炉(lu)等设施,其荷重(zhong)软(ruan)化开始温(wen)度高达1640~1670℃。对于硅砖原料的(de)要求是SiO2的(de)含量不得低于96%,不得有(you)太多的(de)Al2O3、N2O、K2O等杂质。有(you)些高岭土矿(kuang)的(de)尾矿(kuang)完(wan)全(quan)符合此(ci)(ci)要求;而且某些矿(kuang)山的(de)废(fei)石中,也有(you)能达到(dao)此(ci)(ci)要求的(de)石英岩或(huo)石英砂(sha)岩。
11、新型墙材(cai)
中材(cai)(宜昌(chang))节(jie)(jie)能(neng)新材(cai)料有限公司当(dang)阳新型多(duo)功能(neng)节(jie)(jie)能(neng)环保墙(qiang)(qiang)体(ti)材(cai)料产(chan)(chan)(chan)业(ye)基地项目(mu)是利(li)用(yong)石英尾矿(kuang)等工业(ye)废料,来生产(chan)(chan)(chan)硅(gui)酸钙(gai)板(ban)基板(ban)、外墙(qiang)(qiang)保温装(zhuang)饰一(yi)体(ti)化(hua)复(fu)合(he)板(ban)以(yi)及(ji)轻(qing)质复(fu)合(he)隔(ge)墙(qiang)(qiang)板(ban)等新型墙(qiang)(qiang)体(ti)材(cai)料,产(chan)(chan)(chan)品具有轻(qing)质高强(qiang)、多(duo)功能(neng)复(fu)合(he)一(yi)体(ti)化(hua)、安全(quan)耐久(jiu)、节(jie)(jie)能(neng)环保、低碳(tan)绿色、施工便利(li)等特点。该项目(mu)的建设实施,在(zai)带动地方节(jie)(jie)能(neng)环保产(chan)(chan)(chan)业(ye)发展(zhan),促(cu)进(jin)当(dang)地业(ye),增加税(shui)收,减少(shao)环境污染,促(cu)进(jin)地方经济发展(zhan)方面具有积极的意义。
12、用于生(sheng)产碳酸钙
造纸(zhi)白(bai)泥、电石渣、磷石膏、碱渣等中(zhong)含有(you)大量的(de)氢氧(yang)化(hua)钙或氧(yang)化(hua)钙,可用作(zuo)生(sheng)产轻质碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)钙的(de)原料。如新(xin)疆(jiang)天(tian)业(ye)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)钙项目(mu)是以电石生(sheng)产过程中(zhong)产生(sheng)的(de)废渣和工业(ye)排放(fang)高(gao)纯二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)为原料,规模(mo)为年产5万吨碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)钙系列产品。美国矿物(wu)技术(shu)集团(MTI)在太阳纸(zhi)业(ye)利用造纸(zhi)白(bai)泥成功制备出(chu)具有(you)商业(ye)价(jia)值的(de)矿物(wu)填料。
13、用作重质碳酸钙原料(liao)
重质碳酸(suan)钙主要用作塑料(liao)(liao)、橡(xiang)胶(jiao)、玻(bo)璃(li)、陶瓷、牙膏等行业的主要原料(liao)(liao)或填充料(liao)(liao)。它主要以方(fang)解石,白云石为(wei)(wei)主要原材料(liao)(liao),其要求是纯度高,含铁低,无硫,对人体无害。有些矿(kuang)床的废石中(zhong)(zhong)存在大型方(fang)解石脉或白云石脉的碎块或纯净的大理岩、白云岩,可从废石中(zhong)(zhong)挑选(xuan)出来作为(wei)(wei)此原料(liao)(liao)。
例如,广(guang)西贺州利(li)用石(shi)(shi)材废(fei)料(liao)生产(chan)(chan)重(zhong)质碳酸钙,已形成了“矿(kuang)山开采(cai)-天然石(shi)(shi)材-重(zhong)钙粉体-生态岗石(shi)(shi)-涂料(liao)、塑料(liao)-废(fei)浆废(fei)渣再(zai)利(li)用”“一(yi)石(shi)(shi)多(duo)吃、吃干用尽”的全国(guo)为数不(bu)多(duo)的碳酸钙绿(lv)色循(xun)环全产(chan)(chan)业(ye)链。
14、尾(wei)矿再(zai)选:从(cong)尾(wei)矿中(zhong)回收有(you)价成分
开(kai)展尾(wei)矿(kuang)再选是提高资源利(li)(li)用率(lv)的(de)(de)重要措施,也有利(li)(li)于减少尾(wei)矿(kuang)的(de)(de)排放。从尾(wei)矿(kuang)再选所取(qu)得的(de)(de)成(cheng)果可(ke)以(yi)看出(chu),不仅提高了资源的(de)(de)回收率(lv),也给企业带来巨大的(de)(de)经济效益。
在(zai)矿(kuang)(kuang)(kuang)业(ye)领域,世界上(shang)工业(ye)发达(da)的国(guo)(guo)家已把无废料矿(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)(shan)作(zuo)为(wei)矿(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)(shan)的开发目(mu)标,把尾矿(kuang)(kuang)(kuang)的综合利(li)用(yong)程度作(zuo)为(wei)衡量一(yi)个国(guo)(guo)家科技水平和经济(ji)发达(da)程度的标志。国(guo)(guo)外尾矿(kuang)(kuang)(kuang)的利(li)用(yong)率可达(da)60%以上(shang),欧洲一(yi)些国(guo)(guo)家已经在(zai)向无废物(wu)矿(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)(shan)(shan)目(mu)标发展。
矿物固废的(de)综合利用(yong),不仅仅是(shi)追求的(de)经济(ji)效益,还要(yao)从资源综合回收(shou)利用(yong)率、保护(hu)生态环境等方面综合加以考虑。随着科技的(de)发(fa)展和(he)学科间的(de)互相渗透,尾矿利用(yong)的(de)途径将越(yue)(yue)来(lai)越(yue)(yue)广阔(kuo)。