铁矿山废料再利用实验研究与实践

铁矿山废料再利用实验研究与实践

李树军

河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司河北滦县 063701

摘要：基于铁矿会产生大量围岩，易造成环境污染和灾害的背景，本文以铁矿废料为切入点，对铁矿废料的资源化利用进行研究和分析，以期为相关人员提供理论参考。

关键词：铁矿山；再利用；实验研究；实践

矿产资源，是人类赖以生存与发展的最主要物质。我国百分之九十五的燃料和百分之八十五的金属原料都来自矿石资源。但随着社会生产力的发展和科技水平的提升，人们利用的矿石资源也更多。随着矿山的发展，废料逐年增加。如何变废为宝，造福人民，是现在需要解决的问题。

1.机制砂的基本材料特性

铁矿围岩破碎产生的人工砂石，又称机制砂。机制砂，是指由粒度小于四点七五毫米的岩石粒子经机械粉碎或筛分而成，但不含有软石和风化岩的粒子。

1.1机制砂规格

机制砂按MX可分为粗砂、中砂、细砂和超细砂：第一，粗砂的平均粒径一般在0.5毫米以上，MX为3.7-3.1；中等砂，平均粒径为0.35毫米－0.5毫米，MX为3.0-2.3；三是细砂平均粒径为0.25毫米－0.35毫米，MX为2.2-1.6；最后，超细砂的平均粒径一般小于0.25毫米，MX为1.5-0.7。机制砂的MX能在一定程度上反映砂粒的细度。一般来说，机制砂的MX越小，机制砂越细。

1.2机制砂的等级及应用

（1）等级：人造砂石的分级，按其技术特点可分成三种级别：i.级、ii.级、iii.级。（2）用途：I级砂，适合于生产C60以上强度级别的水泥；II类砂，适用于强度等级为C30到c60并有抗冻、抗渗要求的水泥；III类砂，适用于强度等级为c30以下的水泥；

1.3机制砂的要求

机制砂的标准粒径一般在0.15-4.75毫米左右。粒度可分成0.15、0.3、0.6、1.18、2.36、4.75。粒度尺寸对应连续，各种粒度尺寸之间均有相应的比例，立方体中的颗粒形状最好，针状和片状的含量也有限制。

1.4机制砂的粒度级配

人造砂的粒径级配，是指各种粒度的颗粒在由各种粒度的小颗粒构成的散料中，所占的比重。当机制砂粗、细粒度相等时，粗、细粒度间的比例差异很大；两种不同粒径的人造砂相配时，空隙相对较小；而与三种以上不同粒径的人造砂相匹配时，前二者的空隙相对较小。所以，机制砂的孔隙度取决于机制砂各粒度的匹配程度。机制砂级配良好，既能节约水泥，又能提高砂浆和混凝土的密实度和强度。

2.机制砂配制混凝土的可行性

2.1试验原料

试验所用原料包括水泥、外加剂、天然砂、机制砂、粗骨料，水泥等级为p042.5水泥；掺合料包括II级粉煤灰和95美元矿物粉；天然砂为河砂，II区中砂，MX为2.8；机制砂II区中砂MX为2.9，石粉含量为10%；粗骨料为碎石5~25MX。

2.2机制砂配制混凝土的可行性

(1)机制砂颗粒形状对混凝土性能的影响

机械化水泥的粒度形式将改变机械化水泥的堆积密度，进而改变水泥的密实性。通常，机制砂的球状或近球形粒径越大，堆积密度也越高，才能更有效地提高水泥的工程性能和热力学性能。和天然砂石比较，砂的机理特点是外表粗犷，内部棱角较多，在结构上，混凝土有助于骨材与混凝土之间的连接，但是因为骨材棱角很多，表面粗糙度很大，孔隙率也很大，所以要求更多的粘结材料，为了达到相同的和易性就需要更多的水泥和凝胶材料，否则可能会导致离析渗出，影响混凝土的流动性和强度。

(2)机制砂级配对混凝土性能的影响

机制砂的粒度层配既会影响机制砂的MX和石粉浓度，同时还会影响水泥的浇注特性。机制砂的粒径分配可能不平衡，这将造成混凝土拌料的工作特性不良。骨料中的某一颗粒含量，过多或过少均会影响混凝土的工作性和耐久性。采用级配好的机制砂集料不但能够节省大量混凝土，同时也能够增加水泥的硬度，但级配不好的机制砂将影响其在水泥中的使用。

(3)机制砂石粉对混凝土性能的影响

机制砂中的石粉会影响水泥的塌落程度和流变特性能，但石粉浓度有一个统计量。但是，当石粉浓度小于某一统计量时，水泥的塌落程度会有所提高，当石粉浓度大于剥夺临界值时，水泥的黏度会上升，造成水泥塌落程度差。机制砂与石粉的曲面积浓度过高，会吸附大量水分，减少水泥的坍落度。一定浓度的石粉也可有效增加水泥的强度。

3.机制砂应用中的改进方面及建议

尽管机器制造的沙子现在到处都在使用。但其在一些应用领域中并未受到充分的关注。但除去人为因素以外，在机制砂的实际使用中还存在着一些技术问题：例如，机制砂的粒度分布较差。尤其是小于二点五微米和小于零时零点八微米的颗粒，明显超过天然砂石。水泥混凝土的和易性级配波动性并不好。很易造成混凝土外观质量问题。而采用机制砂生产的水泥混凝土，也会提高混凝土用量。这些问题可以通过以下方法解决：

3.1严格控制机制砂的质量

机制砂在原料、工艺设备、加工工艺等方面都具有一定差别，在粒径、厚度、物理性质、石粉浓度等方面也具有很大区别。如果它也是简单和临时的，它将产生不同的效应。由于质量指标的巨大差异，机制砂在实际应用中存在着许多问题。首先，我们需要严格遵循现行的法律规范。然后，机制砂的质量指标，也必须按照国家技术规范进行严格检验。最后，将根据粒度级配原则所生产的高品质机制砂。

3.2正确理解和使用石粉

有些机制砂生产公司，为迎合顾客的审美要求，私下降低了石粉的使用，但是需要清晰一点，石粉在机制砂产品中产生也是不可避免的。许多实际施工事例都告诉了人们，适当的石粉浓度可以在不同硬度条件的混凝土中，发挥有益的功效。所以，先要了解石粉掺入水的含义，认识石粉在混凝土中的用途。然后，严格依据国家标准指标加入石粉，并合理地调控石粉剂量。最后，注意黄石粉的亚甲基蓝MB值的测量，以确定石粉的最终效果。

3.3加强振动和维护

一般来说，使用机制砂的混凝土不具有良好的流动性，粘结力非常强。因此，为了有效提高混凝土浇筑密实度，保证其施工质量。因此，在实际工作阶段，必须合理地进行振动工作。在具体的振动工作过程中，应合理选择振捣器，加大对振动速度的控制，确保振动区域具有很强的均匀性，避免发生漏振和欠振问题。对砼保养而言，它是砼浇注施工阶段十分关键的内容，合理的保养工作，才能给砼的凝固提供相对优越的环境，最大程度地减少裂纹的产生。总的来说，与河砂混凝土相比，机制砂混凝土的含水量很大，在空气中的损失相对较快。因此，为了有效避免混凝土因早期失水而产生裂缝，还应加大对养护工作的重视。在混凝土养护阶段，在砼浇筑完毕后，应该在表面涂抹一层土工布或草席，然后进行喷水养护，依据外界的湿度要求，合理地对洒量与频次加以控制，以确保混凝土能有效养护，提高混凝土强度和质量。

3.4有效延长搅拌时间

一般来说，机制砂的表面非常粗糙，棱角分明。因此，在实际混凝土制备阶段，有必要科学地延长搅拌时间，以确保泥浆能全面覆盖机制砂，并不断提高混凝土的粘结力，使混凝土的搅拌具有很强的均匀性，提高混凝土的强度和性能。如果充分搅拌，还有助于提高混凝土的和易性和泵送性能。所以，在采用机制砂调配水泥的过程中，应当根据机制砂的掺量，科学地延长拌和时间，以保证能从根本上提高水泥的产品质量和稳定性，并最大程度地适应工程的使用需要，以推动工程有序进展。

总之，随着国家基础建设的深入和环境资源保护的日益加强，自然资源已不能满足工程的需要，用机制砂有效地解决了目前天然砂短缺的现状，并为铁矿废料的回收利用指明了新的方向，减少环境污染和灾害，真正实现废物回收再利用。

参考文献：

[1]马茂君，陈家垅，郭林华.铁矿山废料再利用实验研究与实践[J].中国资源综合利用，2007(03):3-7.

[2]王得志.铁矿山固体废料综合利用的实践及构想[C]/第十八届川鲁冀晋琼粤辽七省矿业学术交流会论文集.[出版者不详],2011:63-68.