矿山资源的开发与利用为社会进步提供了巨大动力,同时也丢弃了大量的废石和尾矿等矿山废弃物;矿山废弃物的持续增长所带来的环境污染压力已成为影响我国建设循环经济社会、实现可持续发展战略目标的棘手难题,急需研究和解决。随着周边地区经济建设的发展和环境保护意识的增强,天然砂石资源的开采也逐渐收到限制,混凝土行业为获得长远可持续发展,必须充分吸纳利用矿山固体废弃物作为原材料,坚持走循环经济和节能高效的发展道路。而且将铁尾矿石作为骨料应用到混凝土中不仅能缓解天然骨料配制混凝土不足的矛盾,还能解决废弃铁尾矿石占用土地资源、污染环境的问题。对铁尾矿石混凝土的应用,带来实际的经济效益的同时,还能带来其他附加效益和环境效益,一经提出便得到了国家的高度重视和大力支持。
据不完全统计,截止至2017年我国堆存的尾矿量近50亿吨,年排出的尾矿量高达5亿吨以上,其中铁矿山年排放量达1.5亿吨,占入选铁矿石量的60%左右。总体上,我国废弃铁尾矿石具有产量大、增长平稳的特点。近几年,我国对尾矿石的利用也逐渐重视,据统计我国尾矿的利用率也在逐年提高,但受应用技术和标准限值,整体利用率仍不高。国外铁尾矿利用工作起步较早且效果显著。如日本、瑞典、德国的铁尾矿基本实现全部资源化利用。国外发达国家在选矿方面,采用高梯度磁选机对尾矿进行筛分,一方面从铁尾矿中回收有价金属与非金属元素;另一方面用作建筑材料。
现阶段,国家正在大力推动尾矿资源综合利用和循环经济发展,在政策方面,涵盖了产业政策、投资政策和税收政策等。具体的政策有2016年国务院发布《关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》,要求积极利用尾矿废石、建筑垃圾等固废替代自然资源,发展机制砂石、混凝土掺合料、砌块墙材等产品;国务院《循环经济发展战略及近期行动计划》对煤炭工业、钢铁工业、有色金属工业、建材工业等行业资源综合利用发展提出了明确要求;《工业绿色发展规划(2016年~2020年)》提出大力推进工业固体废物综合利用,围绕尾矿、废石、冶炼渣等工业固废,推进深度资源化利用;《矿产资源节约与综合利用专项资金管理办法》,重点支持的领域中就含有黑色金属、有色金属、贵金属等共伴生、尾矿资源综合利用;财政部印发《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》将由国税部门直接落实政策,其中共伴生矿产资源、尾矿都属于重点的支持范围。总体上我国的尾矿资源综合利用是一个理论不断提升、领域不断扩展、体系不断完备、政策不断优化的递进过程。
目前,我国利用铁尾矿石代替普通天然骨料生产混凝土及其制品也有一定的经验。近些年,铁尾矿石混凝土在实际工程的应用也逐渐推进,仅以首钢建设集团混凝土搅拌站为例,到目前为止,共生产铁尾矿石混凝土35万方,累计使用尾矿24万方,其所制备的混凝土应用工程覆盖高炉基础、大皮带通廊支架基础、高炉引桥桥面等重要工程项目。此外,本标准牵头单位拥有马鞍山南山矿、芜湖桃冲矿、六安张庄矿三处铁尾矿石资源,年产铁尾矿石超过200万吨,并且标准牵头单位采用与普通骨料混掺的方式已尝试用于混凝土生产,个别搅拌站生产的混凝土已用于市政和重点工程项目。从目前的使用情况来看,利用铁尾矿石配制的混凝土质量优良,未发生任何质量问题。
据大量研究表明,尾矿石与普通骨料拌制的混凝土性能比较,抗压强度大致相近,与普通混凝土相比拌合物的和易性没有明显差别,粘聚性、保水性均良好;初、终凝时间、坍落度损失基本一致;但在相同水灰比、外加剂掺量,对砂率及粉煤灰用量做了细微的调整(考虑到尾矿石中含有一定量的石粉及尾矿砂细度模数小)的情况下,铁尾矿石混凝土坍落度小于普通混凝土;另外,铁尾矿石混凝土的静弹性模量、抗冻、碳化、钢筋锈蚀、收缩、徐变等耐久性能均优于或与天然混凝土相同。另外铁尾矿石混凝土经过地铁工程、奥运工程等重点工程的时间检验,技术日趋成熟。《铁尾矿砂混凝土应用技术规范》(GB51032-2014)的颁布,更加规范了铁尾矿混凝土在建设中的应用,同时也为实际工程提供了技术支持,但该标准仅从利用铁尾矿砂配制混凝土的角度提出铁尾矿砂的技术要求,技术指标仅限于混凝土用细骨料方面,标准全文并未对铁尾矿石提出明确的技术要求,而且针对铁尾矿配制的混凝土技术指标考虑并不全面,因此也需要制定《混凝土用铁尾矿石通用技术要求》进行技术补充和支持。总之,铁尾矿石应用在建筑工程混凝土中需求量大,加之天然砂石资源骤减的实际情况,铁尾矿在混凝土中的应用将成为一种必然趋势,另外,随着国家产业结构的调整,尾矿砂石资源再利用,符合社会保护环境、可持续发展战略,是国家政策扶持行业,前景广阔。但目前对于建筑混凝土用铁尾矿石仍没有对应的标准规范对其技术要求作出系统的规定。
由上所述,亟需编制一本行业标准《混凝土用铁尾矿石通用技术要求》是必要的,因此建议编制《混凝土用铁尾矿石通用技术要求》。