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什么将成为最大量利用矿山固体废弃物的领域？ 北京科技大学 陈希廉　2005年发表 从若干数据信息说起 1.我国积存和排放矿山固体废弃物的数量：刘宝珺院士今年刚发表的文章[1]提到：“从全国来看，我国每年矿石采掘量有50多亿吨，矿业固体废弃物已经积存了65亿吨，每年还要净增6亿吨全国每年产生的85％的固体废弃物来自矿山累计有130多万公顷的森林和草地因采矿受到破坏。这是中央台报道的]。甚至在5年前有的资料就认为：“全国矿区各类固体废弃物累计存放约70亿吨，直接占用和破坏土地17～2.3万平方公里.以上数据说明了什么： 1)说明了不同资料提供的数据虽略有差别，但不争的事实是：我国矿山积存了海量的固体废弃物，而且每年还继续以数亿吨计的数量在继续增加。即使不考虑其对环境的污染，对于挤占土地面积也是可观的。尽管目前有几十甚至上百个利用矿山固体废弃物的领域，但必须找出能消耗量最大的领域才能有助于解决减少这些废弃物的问题。 2)在水泥和混凝土领域存在着的最广阔的应用矿山废弃物需求：因为水泥和混凝土不仅消耗量大，而且两者都是以非金属矿物为原料的。同时，目前已有许多技术上已开发成功的报道。只不过由于重视不够或有的矿山还不大了解什么样的矿山固体废弃物可用于水泥和混凝土领域而未加以利用。 3)利用矿山固体废弃物用于水泥和混凝土领域正处于萌发阶段：要解决水泥与混凝土大量的原料需求，如果不尽可能采用矿山生产的固体废弃物，势必消耗大量天然资源并破坏环境；如能采用矿山废弃物，不仅可减少矿山废石、尾矿排放或堆放，而且还可以使矿山增加经济效益。因此，它最有可能成为矿山尾矿和废石的最大应用途径。本文的目的是为了引起有关矿山及其有关部门的充分重视，并提供评价矿山废弃物能否用作混凝土原料的简要资料。 二、矿山废石和尾矿用于混凝土原料的实例及意义 1.几个成功的实例： 矿山废弃物制造水泥典型实例1：中创网2004年报导：“唐山市协兴水泥厂本着立足当地资源优势的发展思路，以综合利用“三废”为指针，于2001年，组成专门科研攻关小组，对铁矿排出的尾矿砂进行取样化验、小磨试验和工业试验，当年取得成功，并于2002年初获得生产许可证。……2～3元，熟料28天抗压强度提高3～5Mpa。……其细度模数以2.5～3.0为宜。[10]”[注] 细度模是一种表示粒度粗细的指标，其定义可参看有关手册。 2. 对矿山固体废弃物用作人造骨料――陶粒原料的评价：这是将矿山废弃物间接用于混凝土骨料的途径。建筑上用陶粒历史悠久。例如，美国早在1913年开始试制陶粒；前苏联于1925年开始研究陶粒；我国对陶粒的研究始于1956年,但发展缓慢；80年代末由于生产陶粒技术的进步，90年代开始振兴；90年代中期以后，由于我国政府鼓励采用其它建材以代替粘土砖[11]，乃至禁止生产粘土砖，许多地方纷纷以陶粒为骨料的混凝土砌块或预构件等取代粘土砖，建筑陶粒生产的发展更加迅速；而且其技术水平也大有提高，表现为可以烧制出高强而超轻的不同陶粒，更成为高层建筑的重要墙体材料[12]。附图1是建筑陶粒的照片。 根据笔者对8个煤矿煤矸石、1个铁矿顶板页岩、2个陶粒页岩矿的试验研究，具有下列特点的废石或尾矿适用于制造陶粒[13]： 1）黏土矿物含量高且以熔融与结构水汽化基本同步的矿物为主：黏土矿物含量高，有一定的黏结性，才能在焙烧前易于压制成圆形或椭圆形。但是，黏土矿物是一类矿物，必须是在焙烧时熔融与汽化基本同步的矿物较多，才能制成陶粒。例如，必须含有伊利石、蒙脱石、绢云母或不规则间层矿物（如伊利石/蒙脱石间层矿物）等黏土矿物；如果主要是含高岭石，则不适于制造陶粒；因为高岭土在烧到500～600℃时，其中结构水就已汽化逸出[14]，导致熔融时不能膨胀。 2）化学成分对于是否可以烧成好的陶粒也有一定影响[15]：例如，含有适量的钾和钠对陶粒的烧制有利；而煤矸石中如果碳的含量太高则不利。 值得注意的是：建筑陶粒也可不经造粒而用一定粒度的岩屑直接烧制。有人认为，在采用同样的原料条件下，后者用作混凝土的骨料，有时可比前者烧成的陶粒使混凝土具有更好的强度。岩屑型陶粒的照片可参看附图2。 总之，笔者认为：物理、化学性质或矿物组成合适的废石或尾矿，不仅有的可用作水泥的原料，而且有的还可用做混凝土的骨料或用于制造陶粒；因此矿山固体废弃物在水泥和混凝土领域应用的前景远大，特此作个抛砖引玉介绍。不当之处，请多加批评指正。 参考文献 [1]刘宝珺西部大开发中要十分关注矿产资源2005-03-10。 [2]记者，我国矿产资源开发将实行环保一票否决制光明日报采矿业破坏生态后果堪忧1999年2月2004年国民经济和社会发展统计公报，2005-02-28。 [5]吴科如等译，混凝土，化学工业出版社，2005年1月。 [6]李鸿业等，矿山地质通论，冶金工