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一文了解 | 灰?guī)r砂石礦山尾礦綜合利用途徑

灰?guī)r是一種沉積巖，主要成分是碳酸鈣和碳酸鎂等，砂石加工產(chǎn)生的尾礦以石屑、石粉為主。石屑一般可替代細(xì)骨料與碎石混合作建筑物基礎(chǔ)填料，也可經(jīng)磨細(xì)與石粉同時(shí)資源化處理;灰?guī)r石粉可根據(jù)其物理、化學(xué)性能加以利用，如作為混凝土、水泥及PC構(gòu)件摻合料，也可作電廠脫硫和冶金高鈣溶劑。除建筑行業(yè)，灰?guī)r砂石礦山尾礦在化工、冶金甚至農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)均有一定應(yīng)用。

1、石屑綜合利用

砂石骨料加工及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的石屑，經(jīng)過進(jìn)一步整形篩分后，大部分可作為混凝土細(xì)骨料利用，但仍有少量的石屑因其石粉含量和針片狀粒形顆粒較多，而不能作為混凝土細(xì)骨料利用，由此成為尾礦。

在部分建筑工程中，常利用這部分石屑替代天然砂和碎石混合后作為工程基礎(chǔ)。在目前大量江河天然砂禁采的情況下，可謂是一種高效經(jīng)濟(jì)的地基處理方法。不僅強(qiáng)度高、壓縮性低、消散上部附加應(yīng)力能力強(qiáng)，而且造價(jià)低、施工簡單、節(jié)約資源，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

除此之外，還可考慮石屑與石粉同時(shí)資源化處理，如磨細(xì)后作為混凝土摻合料、混凝土預(yù)制件等，最大程度地使石屑得以利用。

2、石粉綜合利用

石粉是指建砂石骨料加工過程中產(chǎn)生的粒徑小于0.075mm（水工混凝土中定義粒徑小于0.16mm）的粉狀顆粒物。綜合利用石粉因其母巖的巖性及性能不同而不同。

（1）混凝土摻合料

石灰石粉在混凝土行業(yè)的應(yīng)用研究已有較長時(shí)間，作為尾礦的主要成分，如何利用石灰石粉作為混凝土摻合料，已成為當(dāng)今國內(nèi)混凝土行業(yè)熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

石灰石粉屬于惰性摻合料，作為混凝土摻合料，石灰石粉有著顯著的優(yōu)勢和可行性：

一是石灰石粉的摻加可加速水泥水化；

二是石灰石粉的顆粒具有形態(tài)效應(yīng)和填充效應(yīng)，不僅能增大拌合物的流動(dòng)性，改善膠凝材料體系的顆粒級(jí)配情況，而且能改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)；

三是石灰石粉具有活性效應(yīng)。

近年來，我國相繼出臺(tái)了國家和地方標(biāo)準(zhǔn)，如《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JGJT318—2014）、《重慶市石灰石粉在水泥混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DBJ50/T-179-2014）等，對(duì)石灰石粉資源化利用給予了肯定與規(guī)范。

作為混凝土摻合料，從長遠(yuǎn)看石灰石粉具有廣闊的市場和良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。

（2）裝配式構(gòu)件摻合料

新型裝配式構(gòu)件體系具有建造速度快、質(zhì)量易于控制、節(jié)省材料、構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場濕作業(yè)、有利環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。在裝配式構(gòu)件領(lǐng)域，尾礦中的大量石灰石粉同樣可作為混凝土和水泥摻合料，《預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/T1312—2015）要求：預(yù)制混凝土選用石灰石粉等礦物摻合料時(shí)，其性能應(yīng)分別符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。有研究表明，在免振自密實(shí)預(yù)制混凝土構(gòu)件制作中，石灰石粉能有效提高混凝土流動(dòng)性、抗分離性，對(duì)混凝土成型作用效果明顯，解決了原材料不足等問題。除上述灰?guī)r石粉外，性能和灰?guī)r接近的白云巖、花崗巖石粉也可以作為混凝土、水泥的摻和料。

3、高端產(chǎn)品開發(fā)

品位較高的灰?guī)r砂石礦山，可以用于開發(fā)碳酸鈣、熔劑用高鈣粉、火電廠脫硫用石灰石粉等高端產(chǎn)品。

（1）碳酸鈣

輕質(zhì)碳酸鈣是將石灰石等原料煅燒生成石灰（主要成分為氧化鈣）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分為氫氧化鈣），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，最后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得。

（2）脫硫用石粉

目前石灰石脫硫因技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定，是我國電廠煙氣脫硫最主要的方法，砂石礦山加工過程中產(chǎn)生的石灰石粉經(jīng)過進(jìn)一步研磨加工，能有效降低電廠脫硫工藝成本，為尾礦石灰石粉變廢為寶提供了良好的市場。

（3）熔劑用高鈣粉

高鈣石灰石粉在冶金行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。在黑色冶金中，高鈣粉的作用是將鐵礦石中的脈石和燃料中的灰分以及其他有害雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為爐渣排除，以利于提取有用的鐵金屬；煉鋼過程中，石灰石將磷和硫排入爐渣，提高鋼的質(zhì)量。有色金屬冶煉中，石灰石作為氧化礦石和金屬的還原劑。

隨著鐵礦資源市場變化，生石灰強(qiáng)化燒結(jié)的作用逐步減弱，同時(shí)國內(nèi)鋼鐵市場下行，各大鋼企面臨巨大壓力，均為熔劑結(jié)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。如，安鋼在原溶劑材料中配加石灰石粉和白云石粉后，燒結(jié)礦質(zhì)量較為穩(wěn)定而熔劑成本大幅降低，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；濟(jì)鋼在燒結(jié)生產(chǎn)中配加1.66%左右的石灰石粉替代生石灰，結(jié)果表明對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)無負(fù)面影響，而且可以降低熔劑成本，提高堿度穩(wěn)定率。

目前，鋼鐵廠燒結(jié)熔劑已普遍采用高鈣石粉替代部分生石灰，以降低燒結(jié)成本。熔劑用高鈣石粉主要指標(biāo)要求為CaO（50±2%），粒度3mm以下，且粒度≤3mm的石粉需達(dá)到90%以上。煉鋼對(duì)石灰石質(zhì)量要求最嚴(yán)，要求活性好、成分穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低（尤其是磷、硫）、粒度合適。