【交流借鉴】承德地区铁尾矿砂在湿拌砂浆中的综合利用
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第4期
承德地区铁尾矿砂在湿拌砂浆中的综合利用
张志峰
［摘要］本文对铁尾矿砂在预拌砂浆中的应用进行分析总结，介绍了铁尾矿砂的特性，通过对铁尾矿砂性能分析、试验验证及工程实际应用范例，说明铁尾矿砂在砂浆中应用的可行性，希望对从事混凝土利用尾矿砂石的技术人员有些许帮助。
［关键词］铁尾矿砂；预拌砂浆；综合利用
前言
随着国家对环境保护的要求，河砂早已退出建筑舞台，现在使用的大都是机制砂。机制砂涉及母岩、制砂机整形的问题。尾矿砂属于机制砂的一种，承德地区因铁矿石厂矿较多，多年来铁矿石选矿造成大量尾矿，形成大量的工业垃圾，磁选后的尾矿砂品质低劣综合利用率低，导致各地出现大量尾矿泛滥。
铁尾矿砂
尾矿砂是精矿经破碎、磨矿、分选等一系列操作后剩下的产物。尾矿砂在精选时伴有松油、凝剂、表面活性剂等有毒有害药剂，长期堆存会受空气、水分、阳光作用和自身相互作用，产生有害气体或酸性水，加剧尾矿重金属流失。流入耕地后，破坏农作物生长或使农作物受污染，流入水系则会使水系受到污染，毒害水生生物，造成其他危害。
2022日发布的《建材工业十四五发展实施意见》中专门指出，全面推广利用尾矿、废石等生产机制砂石。尾矿废石生产的机制砂较铁矿筛选、磁选的尾矿砂质量要好，但依旧存在其铁尾矿母岩自身存在的问题，例如伴生矿物云母。
铁尾矿砂多棱角，多以稳定的氧化物形式存在，目前典型的铁尾矿砂主要化学成分大致如下：Fe含量一般为6%17%，少数达到20%以上；SiO含量一般为30%80%，少数在20%以下；Al含量一般为1%13%，少数在45%CaO含量一般为1%18%，少数在30%MgO含量一般为1%14%；矿物组成主要为石英、赤铁矿、白云石、长石等。目前大部分铁尾矿砂主要用于回收、填充采空区、制备土壤改良剂、路基、水泥混合材、水泥砖等。
尾矿砂在磁选前会添加一定量的药剂，以聚丙烯酰胺和聚合氯化铝等絮凝剂等药剂为主，来达到分散的目的，使微细铁矿物和矿泥稳定分散在矿浆中，在搅拌作用下形成稳定絮团。因此尾矿砂含留部分絮凝剂和其他选矿药剂，用于砂浆中会造成非常大影响；铁尾矿砂中铁相矿物多以磁铁矿形式存在，含量由工艺不同而波动，因此铁尾矿作为砂浆材料使用，会使砂浆的表观密度和堆积密度有高有低，如果砂浆采用单一的一个矿的尾矿砂相对来说还算比较稳定，若采用两个或以上不同矿的尾矿砂石，就会存在砂浆存在质的问题。
目前规模化尾矿再选再生骨料企业较少，但也有矿企把一些低品位的矿石放在另一条线上生产，因其铁含量偏低，颚破初选后经设备改进会出现部分品质符合可再生骨料，可用于砂浆生产用的尾矿砂，但总的来说还是很少的。因铁矿石同时可能还伴有其他它连生体矿物，不容易回收，所以要合理处理尾矿废弃物，砂浆应选用矿山废石生产的符合标准规范的中粗尾矿砂和细尾矿砂、天然砂、机制砂等进行级配选取符合砂浆使用的混合砂。
鉴于铁矿矿藏、磁选过程的特殊性，再利用时一定要经过大量的科学试验验证，在验证砂源的前提下，进行砂浆的试配工作验证，保证砂浆的各种性能符合国家标准规范要求，进而保证施工的可靠性和工程质量的优异性。
机制砂
机制砂是指通过制砂机和其他它附属整形设备、筛分设备、风选或水洗等成型的砂子，因母岩的不同，其表观和堆积密度会有不同，但一定会低于铁尾矿砂。因其主产就是砂，专为混凝土或砂浆企业提供的材料，目的较为明确，控制较为准确，故品质相对比尾矿砂好，使用性能上更高于铁尾矿砂，但价格相对较高。为降低生产成本，可将机制砂与铁尾矿砂复掺制备砂浆，在使用操作、性能、成本等更加适合当下地方市场需求。
试验原材料
试验及实际应用的尾矿砂，均已经过现场多个矿山尾矿初选，经试验检测合格后，再经过第三方检测机构检测。试验全过程经试验验证及国检（中国建筑材料工业技术监督研究中心）检测，检测结果符合规范要求。
3.1试验用砂
3.1.1尾矿砂与机制砂
本文所用的尾矿砂、机制砂都产自承德市隆化县。包括铁尾矿砂（S1）、细铁尾矿砂（S2）、中关铁尾矿砂（S3）和非尾矿机制砂（S4），砂的性能指标见表
3.1.2混合砂
将各尾矿砂与机制砂两两混合，比例从9:11:9，各混合砂的筛分分析结果见表
经试验选择中关尾矿砂（S3）与隆化机制砂（S4）以4:63:72:8组级配较为合理。
本文着重描述承德地区铁尾矿砂在砂浆中的应用，不对砂浆外加剂、配合比设计进行详细描述。铁尾矿砂为工业废弃物，属于机制砂的一种，内含石粉，少量的石粉对砂浆有一定的改善作用，石粉含量过大，会使砂浆需水量变大，从而导致水灰比改变，强度下降，保塑时间变短，使用性能变差。验收卸货过4.75mm筛后，必须注意检测亚甲蓝及石粉含量，砂浆性能的优劣大部分取决于砂的级配，这也是主要描述铁尾矿砂的级配的主要原因，控制MB1.0
3.2保塑剂
选用天津悦鸣科技有限公司生产的保塑剂。由于没有现行湿拌砂浆保塑剂标准，产品按照GB/T 251812019《预拌砂浆》及客户要求进行调整。砂浆实际性能经过（国家）中国建筑材料工业技术监督研究中心检测，结果符合标准要求。
3.3水泥
选用承德喜上喜水泥有限责任公司生产的O42.5A 32.5两种型号的水泥。水泥性能指标见表
3.4粉煤灰
选用赤峰市蒙东电力级粉煤灰。性能指标见表
）纤维素：宁夏德圣亚科技有限公司HPMC羟丙基甲基纤维素。
）水：饮用水
砂浆试验
湿拌砂浆虽然在砂子级配上略差于干混砂浆，但干混砂浆经装车、运输、卸料，再搅拌后，现场筒仓内会出现灰砂严重不均匀的情况，其使用性能远远低于预拌砂浆的各项使用性能，且预拌砂浆从绿色环保层面也要高于干混砂浆，因减少砂的烘干环节，真正实现节能、无粉尘、低噪音，本文主要描述承德地区铁尾矿砂在湿拌砂浆中的应用，不对干混与预拌砂浆优劣进行描述。
4.1抹灰砂浆（WP-G M7.5
文中涉及配合比经试验全过程检测后，经中国建筑材料工业技术监督研究中心型式检验，各项性能符合标准要求。（型检报告编号：202208DC102-116，配合比设计要控制灰砂比，这只是笔者的建议，不在此对配合比设计进行描述）。根据混合砂性能结果，选用S3:S42.5:7.5的混合砂进行试验。试验配合比见表6，检验结果见表7～9。
4.2砌筑砂浆（WMM25
根据混合砂性能结果，选用S3:S43:7的混合砂进行试验。试验配合比见表10，检验结果见表11、12。
结束语
综上所述，铁尾矿砂应用于砂浆，难度还是很大的，笔者经若干次试验验证，采用铁尾矿加机制砂进行的验证，以及工程的实际应用，纯铁尾矿砂，有如下几个问题，影响砂浆性能：
）铁尾矿砂要不太细，要不太粗，级配无法调整到湿拌砂浆需要的状态，必须使用其他砂调整级配使用。
）铁尾矿砂容重偏重，为了防止流挂，减轻砂浆容重要加入大量引气剂，造成满足强度前提下胶凝材料偏多，成本过高，且容易开裂。
）安全性是首要的。必须要对铁尾矿砂进行放射性检测，并对因遗留的选矿药剂可能产生的化学挥发性气体对人居住安全影响进行第三方检测。
）铁尾矿除级配外（选材、级配调整，是利用铁尾矿砂的重要步骤），依据试配调整选用的，适合砂浆试配材料的铁尾矿砂拌制的砂浆外加剂、保塑剂、纤维素醚或纤维素等。
）生产中必须时刻对砂子、砂浆性能进行检测，保证砂浆产品的使用性能及质量。
）由于施工工程不同、施工人员不同、对施工技术要求不同等，都会对砂浆性能有不同要求，这就出现每个项目对砂浆使用要求的不同，这也是湿拌砂浆的另外一个难点，极有可能出现一项目一或几个配方的情况出现。
通过对锦上华府小区、阳光华著小区、黎河肥业办公楼、海晟阳光花园等工程的实际使用，得到使用一线工人的首肯比干混砂浆好用，且被当地居民认可，民用私人使用者逐步增多，更是得到甲方的肯定。实践出真知，只有到一线抹灰和砌筑工人师傅那才能寻求产品的真正使用缺陷，即使具有再好的理论知识，产品得不到使用者的肯定，那也是失败的、不被社会认可。没有完全一样的配比，材料不同、配比不同，这需要试验、实际应用以及到结构上的耐久性能的三重验证。
参考文献
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[5] 王培铭，王茹等．干混砂浆原材料及产品检测方法[M]．北京：中国建筑出版社，2016
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[12] JGJ/T 982010．砌筑砂浆配合比设计规程[S]
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[14] GB/T 15962017．用于水泥和混凝土的粉煤灰[S]
[15] GB/T 312882014．铁尾矿砂[S]
[16] GB/T 146842022．建筑用砂[S]
[17] JGJT 2232010．预拌砂浆应用技术规程[S]
[18] JGJT 2202010．抹灰砂浆技术规程[S]
供稿人：张志峰
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
混凝土技术发展中心（以下简称“中心”）隶属建筑材料工业技术情报研究所，主要职能是跟踪分析和研究国内外混凝土行业科技前沿动态，为全国混凝土行业开展技术服务工作，包括出版技术期刊、研究制定标准、开展技术咨询、举办技术会议、承担行业培训、从事认证评价和开发研究等，中心是建材情报所主要业务部门之一。中心拥有员工10人，其中博士3人，正高职称3人，副高职称4人。中心挂靠的行业协会分支机构包括中国散装水泥推广发展协会混凝土专业委员会、中国散装水泥推广发展协会预制建筑产业专业委员会、中国砂石协会建筑固废利用分会、建筑材料工业技术情报研究所双碳研究中心。依托中心成立的平台有预拌混凝土质量追溯公共服务平台、混凝土行业数字化服务平台、中国商品混凝土行业企业专家委员会（拥有200余名行业一线专家）、北京砼享未来工程技术研究院（会员制技术和管理服务）。
中心每年参与多个混凝土技术咨询和技术服务项目，包括雄安新区混凝土项目咨询、河北省多个高速公路高性能混凝土技术咨询、固废基胶凝材料和再生复合掺合料研发和制备技术，以及数十个混凝土企业的技术服务工作。开展预拌混凝土绿色产品认证和科技成果评价工作。
咨询电话：孙继成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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