摘要：本文在分析北京地区部分尾矿性能的基础上，先对用其配制的砂浆的性能进行了较为详细的研究，然后简要地叙述了尾矿干砂及尾矿干拌砂浆的生产与应用技术。
   关键词：尾矿 干拌砂浆 研究 应用
            Research & application on the dry-mixed mortar
                                   made of tailings
                 Zhang yinxiang Xu zhenwei Chen zongji Ma demao
    （Beijing JingYeDa new building materials Co. Ltd. 102605）
Abstract: It is studied on the character of tailings dry-mixed mortar based on analysis of tailings in Beijing,then abstracted the production and application technology of dry tailings & dry-mixed mortar of tailings.
   Keywords: tailings dry-mixed mortar research application
1 引言
   干拌砂浆是预拌砂浆的主要品种，它比施工现场配制砂浆具有诸多优点。2007年6月6日，商务部、建设部等六部位联合发文，明确规定“北京等10个城市从2007年9月1日起禁止在施工现场使用水泥搅拌砂浆”，而用预拌砂浆（干拌或湿拌砂浆）替而代之。
干砂在干拌砂浆中的（重量或体积的）比例是最大的。干砂的质量直接关系到成品砂浆的质量；干砂的供应渠道畅通与否也直接关系到干拌砂浆的生产能否顺利进行；干砂的成本也直接关系到干拌砂浆的成本。然而，北京地区的天然砂的质与量都日趋严峻，因而，必须寻找新的砂源以满足建筑工程的需要。
   另一方面，北京多年来的矿山生产造成了矿业废弃物的大量堆积：北京地区四类44个主要固体矿山在历年开采中共排放了近5亿吨的尾矿废石，其中铁矿废石15674万吨、尾矿4514万吨，金矿尾矿400万吨，煤矸石5440万吨，石灰石矿废石22085万吨。尾矿废石的堆积导致土地占压、植被破坏和环境污染，并可能引发泥石流等地质灾害，直接危害人民生命财产。
   如果我们将大量的工业尾矿（尤其是细粒径的尾矿砂）经合适的工艺处理，生产出适宜于不同品种的干拌砂浆所需的干砂，再用所产干砂生产干拌砂浆并将其用于建筑工程，则既能获得一定的经济效益、又有非常好的社会效益，意义重大。
   本文先对北京地区部分尾矿砂的性能进行分析研究，接着以此为基础，较为详细的对尾矿砂浆的性能进行研究。然后，简要地叙述我们研究的一种尾矿干砂的生产工艺以及一种尾矿干拌砂浆的生产工艺。
2 北京地区部分尾矿砂的性能
2.1 尾矿砂的粒度分布
   北京地区部分尾矿砂的粒度分布如图1所示。其中，S1、S2表示北京某矿区的天然砂，WK11、WK12代表北京地区的某一类尾矿砂，WK21、WK22、WK23则代表北京地区的另一类尾矿砂。由图1可见，天然砂的粒度偏细（而且级配不稳定），直接用其配制砂浆不太合适；而尾矿砂的粒度有粗有细，因此，可以根据砂浆品种不同而选择使用哪一类或哪一种尾矿，也可几种尾矿砂与天然砂一起按一定比例搭配着使用。
2.2 尾矿砂的其它物理性能
   尾矿砂的筒压强度如图2所示。其中，WK21、WK22、S2的意义同2.1节，SiO2表示机制石英砂，原砂表示烘干后未经筛分的混合砂，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为中试时所用筛机的各种筛网的孔尺寸，它们的顺序是依次从大到小。
由图2可见，对于未经分级的原砂的筒压强度，尾矿砂的与天然原砂的基本相同；在分级以后，天然砂的筒压强度最高，而二种尾矿砂以及机制石英砂的筒压强度则相差无几。
   利用100倍左右的显微镜进行观察，可以明显看出经过分级的各种砂的形貌的差异：天然砂的外形基本成圆形、冲击破碎而成的机制砂的外形棱角分明，而破碎后再经磨机粉磨过的尾矿砂的外形则界于二者之间。因此，可以认为，所分析的尾矿砂的本身强度与天然砂的基本相同，经过分级后的尾矿砂的筒压强度较低的原因主要是其棱角造成的。可以看出，粒径越小的尾矿砂的棱角相对越小，堆积后的孔隙率也越小，因而，筒压强度越高；但粒径小到一定程度后，由于比表面积的增大而使微粒的表面斥力增大，因此其堆积时就会相对疏松，堆积后的孔隙率反而会变大，根据现有标准进行检测（压缩20mm），其强度就不会高。
   所以，用尾矿砂配制砂浆时，其配方应与天然砂的有所区别。

3 尾矿干拌砂浆的性能研究
   在北京地区，干拌砂浆的使用量目前仍以外保温用干拌砂浆的量最大。本文即主要以外保温用干拌砂浆为主要研究对象。
3．1 外保温用粘结砂浆的性能
   表1为外保温用粘结砂浆中的尾矿砂的掺量及相应的砂浆的性能。其中，砂浆中的胶凝材料及保水增稠剂的掺量等不变，仅集料的种类和比例在变化。试验方法参照JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》。

  由表1可见，只要配方合适，由尾矿砂配制的外保温用粘结砂浆的性能均能满足标准要求。试验结果同时说明，尾矿砂的级配对粘结砂浆的性能影响较大，这符合最紧密堆积原理。
3.2 外保温用抹面砂浆的性能
   表2、表3分别为用尾矿砂配制的二种外保温用抹面砂浆的试验结果。其中，砂浆中的胶凝材料及保水增稠剂的掺量等也不变，仅集料的种类和比例在变化。试验方法也参照JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》。表中，外保温用抹面砂浆EX36适宜于抹面厚度为3~5mm的情况，而外保温用抹面砂浆EX20适宜于抹面厚度为3mm左右时的情况。
   可见，不论是哪一类抹面砂浆，只要配方合适，用尾矿砂都能配制出性能良好的外保温用抹面砂浆。

3.3 耐候性试验结果
   表4为用实际生产的尾矿抹面砂浆进行耐候性试验后的拉拔结果。试验方法参照JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》,成型后的耐候性试件(3.45*2.35m)养护28天后，进行80次的70℃至15℃的热雨循环及5次50℃至－20℃的热冷循环(所有温度均以试件表面的6个温度传感器的均值为准)，静置到期后，粘贴拉拔件，切割后进行拉拔。其中，EL051为外保温专用厚抹灰砂浆，其它同前。

  可见，即使经过严苛的耐候性试验后，由尾矿干砂配制的外保温用抹面砂浆的性能依然良好。
4 尾矿干砂的生产工艺
   对于特种干拌砂浆所用干砂的生产，有一些关键点，其一就是筛分。国外的相关的筛分机的技术已相对成熟，但价格昂贵，而且筛分细砂的效果也不是很好；国内的相关的筛分机大都是矿用筛分机，一般体积和产能都较大，但筛分效率相对较差，所筛产品的集中度低。我们即基于国内的现有条件，研究如何利用工艺技术去弥补设备本身的不足。这一点，我们已进行了许多试验并获得了令人满意的结果。
图3为我们研究的一种尾矿干砂的生产工艺流程图
  由于砂浆的种类多达几十种至上百种，所需砂的粒径相差较大，而市场对某一种砂浆的即时需求量却难以准确预测，因此，尾矿干砂的生产工艺中，需配置配料设备，以便根据砂浆品种筛制不同粒级的干砂。又由于细砂难筛，所以需借助于概率筛的一些原理，对筛分工艺及筛机本体进行适宜的工艺处理，由此才能得到令人满意的筛分结果。
   由于尾矿砂的棱角稍多，尾矿砂在筛机中宜在抛掷运动状态下行走，即抛掷指数〔1〕
                            D = ω2λsinδ/(g?cosα0) > 1
   式中 ω－槽体振动的圆频率，s-1；λ－槽体振幅，cm；δ－振动方向角,0；α0－振动机槽体安装倾角，0
   一般D=1.4~2.5。
5 尾矿干拌砂浆的生产工艺
   尾矿干拌砂浆的生产工艺与一般干拌砂浆的生产工艺基本相同〔2〕，但自动化或机械化程度应该较高，以便尾矿砂能散装进、出料并散装使用。我们生产尾矿干拌砂浆的一种生产工艺流程如图4所示。

6 尾矿干拌砂浆的应用
   尾矿干拌砂浆的应用技术与一般普通干拌砂浆的应用技术也基本相同。从我们在实际工程中的使用结果来看，对于薄抹灰砂浆或是粘结砂浆而言，尾矿干拌砂浆的施工性与天然砂所配的干拌砂浆的差不多；而对于厚抹灰砂浆，由于粗粒经的尾矿砂的存在（目前北京地区已难以找到质量较好的天然中粗砂），使得尾矿厚抹灰干拌砂浆的施工性更好。
7 结论
   1) 利用工业尾矿制取干拌砂浆意义较大。
   2) 尾矿砂的性能比较适合于配制干拌砂浆，所配干拌砂浆的性能良好。
   3) 采用合适的生产工艺和设备可以生产出配制不同品种干拌砂浆所需的尾矿干砂。
   4) 尾矿干拌砂浆的生产及应用技术与一般干拌砂浆的基本相同。
参考文献
  〔1〕 闻邦春等 振动筛 振动给料机 振动输送机的设计与调试 化学工业出版社
  〔2〕 章银祥等 干粉砂浆生产技术的研究与应用 墙材革新与建筑节能 2007.7