用铁尾矿替代细骨料，可行吗？

在许多国家，铁矿开采是一项极其重要的经济活动。另一方面，产生的大量尾矿由于储存和事故风险，对矿业公司、政府和矿山周围的主要人群来说是一个巨大的问题。开发将铁尾矿转化为具有附加值的产品非常重要。

混凝土一般由粗骨料和细骨料组成。尾矿用于全部或部分替代细骨料。铁尾矿可用作细骨料，因为它们是惰性的，并且尾矿的粒度明显大于水泥。铁尾矿是一种特别薄的材料（超过 50% 的材料的粒径小于 75 µm）。

砂铁尾矿可以用来代替天然沙子制造混凝土，但由于粒度细，这种替代受到限制。例如，使用水泥和砂质残渣获得的连锁块的抗压强度最高为18 MPa。需要注意的是，标准（NBR 9781）规定的轻型交通路面的最小阻力值为35 MPa。

尾矿的物理性能对混凝土的和易性、密度、尺寸稳定性、强度和耐久性有显着影响。用铁尾矿替代细骨料在技术上是可行的，例如，这种替代可以改善材料的机械性能。

通常，和易性是新拌砂浆或混凝土混合物的重要特性。一些研究明砂浆流量随着尾矿量的增加而减小。这些变化与铁尾矿的粒度分布有关。更细的颗粒增加了细骨料的总比表面积。这可能归因于尾矿的粒度和表面质地，这可能需要更多的水，从而降低可加工性。

关于尾矿在水泥和混凝土中的使用，尾矿的物理性质直接影响混凝土的耐久性。一些研究表明，混凝土中添加超过 10% 的尾矿会增加透水性。另一方面，Sunil等人，在一项使用 35% 的铁尾矿和 20% 的粉煤灰的工作中，生产的混凝土具有非常好的耐久性能（硫酸盐侵蚀率为 0.20%，吸水率为 0.76%）。

当铁尾矿加入水泥或砂浆中时，砂浆硬化时间会增加。这与某些重金属的存在有关。它们延缓了水泥的水化，在未水化的颗粒周围形成了低渗透层。受添加铁尾矿影响的其他特性是水的密度和吸收（与孔隙率相关的物理特性）。孔隙度也是一个改变的特性。

当替代物大于 20% 时，在砂浆和混凝土中使用 铁尾矿 是不可行的。这可归因于与传统砂浆相比，用采矿尾矿改性的砂浆具有更大的吸水性。然而，一些研究表明与使用天然骨料生产的砂浆相比，使用铁尾矿会导致更少的吸水性、更少的孔隙率和更少的表面磨损。这些结果通常归因于通常非常细的尾矿填充材料的孔隙。

一般来说，我们可以总结出，使用铁尾矿作为细骨料会提高抗压强度，这可能与填充砂浆孔隙的颗粒（通常是细颗粒）的尺寸有关。相比之下，在相同的可加工性下，抗压强度有所下降，因为尾矿需要更多的水分。因此，考虑到砂浆和混凝土的抗压强度和和易性，一般建议采用不超过30%的尾矿替代细骨料。一般来说，在混凝土和砂浆中使用 铁尾矿 的工程应用了与铁含量相比富含二氧化硅的部分。

关于耐用性，铁尾矿的使用具有不同的效果。一些研究表明，尾矿混凝土中氯离子的渗透率随着尾矿含量的增加而下降。结果表明，与对照试样相比，掺入尾矿的混凝土提高了抗氯化物渗透性。