我國河道采砂現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

我國河道采砂現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

建筑砂是混凝土的基本組成材料，也是自然界最寶貴的材料。全國每年建筑砂石用量約為50多億t,砂占1/3-1/2左右。目前我國大多數(shù)地區(qū)應用的砂仍是天然砂,天然砂資源是一種地方資源、是短期內不可再生和需長距離運輸?shù)?。可以斷?混凝土用砂供需矛盾今后將更為突出,砂的價格會越來越高。目前,在有些地區(qū)砂價高達110元/t,用砂高峰時還無砂可用,影響了工程建設的進展。由于砂資源短缺,價格上漲,在經濟利益的驅使下,出現(xiàn)了無償、無序、無度的“三無”混亂局面,非法采砂石的現(xiàn)象屢禁不止,河道挖砂影響了堤岸安全、河勢穩(wěn)定、防汛排洪、水路交通與有關設施;古河道中挖砂,形成砂石坑千瘡百孔,毀壞了土地;城市丘陵山地石料場的開采,嚴重破壞了自然山體的景觀和綠色植被,導致邊坡失穩(wěn)和城市景觀的破壞。另外,天然砂石在生產、貯存、和運輸過程中還造成對空氣和環(huán)境的污染。同時,也使國有資源大量流失和浪費。2001年8月以來就有東泉、外夾河和灞河3座鐵路大橋由于無序挖砂破壞了橋墩基礎導致塌橋,致使多條鐵路線中斷,給國民經濟造成嚴重損失。為此,2001年10月25日,國務院頒布了《長江河道采砂管理條例》。2003年5月底,北京市全面關閉了市行政區(qū)內的河道采砂。2003年6月起,蘭州市實施了城市規(guī)劃區(qū)黃河河道采砂管理暫行規(guī)定。2003年重慶、江西、安徽等省市都相應出臺了河道采砂管理辦法?？偟拇胧┦谴驌魜y采濫挖,采取采砂許可證制度,限時、限量、限區(qū)域開采。雖然河道采砂得到了初步整頓,但并未從根本解決砂石資源問題。天然砂資源緊缺,尋求替代材料迫在眉睫。1尾礦的存廢改造尾礦是我國儲存量最多的固體廢棄物,存放數(shù)量驚人。目前共有國有礦山1萬多座,鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體及個體礦山28萬個,共存各類尾礦70億t,占有大量土地。以北京周邊地區(qū)為例,就有大型鐵礦、石灰石礦7座,小型礦山幾百座,每年新排放的尾礦就有2040萬t,已存尾礦12.2億t。這些尾礦一般都堆積在礦山的周圍,占用土地、損傷地表,破壞土壤、危害生物,淤塞河床、污染水質,飛揚粉塵、污染大氣,危害很大。另外,尾礦維護、管理、運行費用大。據(jù)報道,我國每年要花費10～15億元堆放尾礦。尾礦作為固體廢棄物是一個相對的概念。隨著科學技術的進步,廢物成為資源已被人們接受,資源的二次利用日益被人們所重視。但如此大量的資源,沒有大批量的利用方法也是難以處理的,而如果把尾礦利用與建筑用砂生產結合起來,把尾礦制成建筑人工砂(以下稱尾礦人工砂),既解決了尾礦的出路問題,又解決了建設用砂石資源問題,則是一舉兩得的好事。2尾礦人工砂的應用研究(1)尾礦是否適宜制人工砂筆者曾按國標GB/T14684-2001《建筑用砂》對北京地區(qū)的尾礦進行了檢驗,由于人工砂的顆粒級配、針片狀含量、石粉含量、泥塊含量這些指標可以在生產過程中通過改變設備和工藝參數(shù)來調整和控制,對尾礦能否制人工砂無決定影響,而強度、有害物質、堅固性以及堿集料反應是判定尾礦能否制人工砂的關鍵,故將此類指標分列于表1。從表1可看出,絕大多數(shù)尾礦制成的人工砂材料性質是合格的,個別不適于制人工砂的尾礦可以通過原料選擇來控制。當然,從另一方面也說明了,并非所有的尾礦都能用來制人工砂,在生產中還應加強對原料的檢驗,以保障人工砂石的質量。(2)尾礦人工砂應用尾礦人工砂由于其顆粒級配、粒形甚至顏色都與天然砂有明顯的不同,在全國使用還很少,大多數(shù)的使用單位還不認識和不接受尾礦人工砂。其實,天津市1987年就在近萬米的工程上使用了首鋼遷安礦山的尾礦人工砂。北京市1996年也在住宅工程、工業(yè)廠房和道橋工程上應用了三河的尾礦人工砂。不僅在當時取得了良好的經濟效益,而且目前工程質量良好。針對當前大多數(shù)的使用單位還不了解和不掌握尾礦人工砂的情況,北京市在編制人工砂應用技術規(guī)程的過程中,又進行了主要是尾礦人工砂的應用研究。研究包括了建筑砂漿、普通混凝土、商品混凝土和制品等內容,重點放在商品混凝土的應用上。為便于普遍的推廣和使用,編制組沒有統(tǒng)一的配比要求,也沒有事先強調尾礦人工砂使用要求和特點,只是選擇了北京市幾個有代表性的商品混凝土攪拌站和實驗室,選擇了幾個有代表性的尾礦人工砂源,讓他們根據(jù)自身的認識與經驗去試配。試驗結果見表2、表3、表4、表5。從表2、表3、表4和表5可看出,尾礦人工砂無論配制普通混凝土、商品混凝土,還是混凝土制品都是可行的。另外,對尾礦人工砂混凝土的干縮、抗凍、抗?jié)B等長期耐久性能也進行過專門試驗,完全符合工程要求。而且,水泥用量節(jié)約,和易性滿足,各個齡期強度保證。尾礦人工砂配制混凝土與天然砂配制混凝土相比有一定的自身特點。2002年11月,首鋼遷安礦在一擋墻工程完全使用尾礦人工砂石科學配制泵送混凝土,取得了每方混凝土不但節(jié)省了近2t的外購天然砂石,而且還節(jié)約水泥150kg的好效果,經濟效益達40元/m3。目前,其基本建設工程已全部使用自己的尾礦人工砂石。綜上所述,尾礦做人工砂在技術上是科學可行的。3尾礦人工砂應用工程情況2002年2月1日開始實施的國標GB/T14684—2001《建筑用砂》已明確人工砂作為一種建筑用砂,并規(guī)定了人工砂的技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則。為配合工程應用,上海、北京、重慶、貴州、河南、云南等省市都出臺了有關人工砂應用工程地方標準,據(jù)北京市建設機械與材料質量監(jiān)督檢驗站對幾個尾礦生產線長達8a的跟蹤檢查,尾礦人工砂的級配、粒型可調和質量穩(wěn)定是其最大的特點,而尾礦人工砂合理的級配、粒型正是配制高性能混凝土,提高混凝土密實度、耐久性和節(jié)約水泥、降低混凝土成本的關鍵。另外,國家對利用尾礦資源也早有鼓勵政策。例如,對企業(yè)生產的原料中摻有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰及其它工業(yè)廢渣生產的建材產品,免征增值稅(見財稅字44號、20號、國經貿字809號文)。這就是說,如果使用尾礦人工砂石生產商品混凝土及建材制品,就可以享受這一政策。北京市目前已有81家商品混凝土攪拌站和10家礦山生產企業(yè)獲得了免稅認定,總免稅額達1.9億元。4尾礦人工砂為解決砂企業(yè)面臨的主要難題(1)開發(fā)尾礦人工砂不僅僅解決了建筑用砂的資源問題,而且對提高建筑用砂的質量,保證用戶的權益都有積極的作用。因為,尾礦人工砂都是機械化生產,有固定的生產場地和比較完善的組織管理,人員素質相對較高,而這些是大多數(shù)天然砂生產企業(yè)缺少的。建筑用砂應提供產品合格證在砂石和混凝土相關標準中規(guī)定了若干年,但到目前基本沒有落實。而通過開發(fā)尾礦人工砂就有可能得到解決,對提高整個砂石行業(yè)素質有積極的意義。(2)目前,多數(shù)礦山面臨著產品結構調整和企業(yè)結構調整的問題。礦石品位逐年降低,與主企業(yè)經濟脫離,使礦山企業(yè)必須解決企業(yè)的生存、資源的二次利用、多余設備和職工的安置等大問題。而開發(fā)尾礦人工砂則正可以解決這些難題,對維護企業(yè)和社會的穩(wěn)定具有積極的作用,有一定的社會意義。(3)開發(fā)尾礦人工砂在環(huán)境保護上的意義就更為明顯,它不僅減少了開采天然砂對環(huán)境的破壞,而且減少了尾礦本身對環(huán)境的破壞,變廢為寶,節(jié)約資源,完全符合可持續(xù)發(fā)展的基本國策。5存在的問題(1)目前尚未明確的規(guī)定,且無明確的標準究竟能否長期利用尾礦資源作為建筑砂資源是一個新問題,目前尚無明確的規(guī)定。因此,使得多數(shù)開發(fā)商不敢大膽投入,也沒有長期規(guī)劃,這樣就制約了尾礦人工砂的發(fā)展,更不利于對尾礦資源的合理利用及對環(huán)境的徹底保護。(2)生產工藝的環(huán)保在利益的驅動下,有些天然砂石生產企業(yè)采用偷盜式的開采方式?！耙话谚F鍬一張篩”的生產工藝,既無成本又不上稅,如不嚴禁,不但攪亂了砂石市場價格和質量。而且,保護環(huán)境的目的更無法實現(xiàn)。同時,也嚴重影響了尾礦人工砂石的開發(fā)應用。(3)尾礦人工砂為基材料砂人工砂自然產品,與尾礦人工砂為由于目前多數(shù)使用單位對尾礦人工砂特點還是不了解,因此不敢用,而反過來由于摸不清市場,有的生產企業(yè)也不愿投入必要的設備,僅用尾礦的原始篩下物就當尾礦人工砂來推廣使用,使一些級配和粒型不好的產品影響了其應用效果與尾礦人工砂的聲譽。(4)尾礦人工砂與天然砂尾礦人工砂目前主要分為兩類。一類是現(xiàn)存的尾砂,這部分尾砂主要是金屬礦在提純過程中留下的,絕大部分很細,細度模數(shù)在0.8左右。這部分尾砂直接作為混凝土用砂目前存在一定困難,可以直接用做制品或從其排放時經旋流等處理提高其細度模數(shù)后再用。如前面提到的首鋼遷安礦山公司就是用水力旋流器的辦法生產出細度模數(shù)為2.6的尾礦人工砂;另一類尾礦人工砂是礦產品的篩下物、低品位的礦石、圍巖經機械破碎、篩分加工的機制砂。這類尾礦人工砂與其他機制砂一樣,主要特點是基本為中粗砂,細度模數(shù)在2.6～3.6之間,顆粒級配穩(wěn)定,含有一定量的石粉,粒型多呈三角體或方矩體,表面粗糙,棱角尖銳。人工砂的石粉是加工前經除土處理,加工后形成粒徑小于75μm,其礦物組成和化學成分與被加工母巖相同的物質。雖同是小于75μm的顆粒,但尾礦人工砂的石粉與天然砂中的泥成分不同、粒徑分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同。由于尾礦礦源的不同、生產加工尾礦人工砂的設備和工藝不同,生產出的尾礦人工砂粒型、級配和石粉含量可能會有區(qū)別,但只要能滿足國標中對人工砂的全部技術指標,使用單位就可以在混凝土和砂漿中放心大膽使用。而達不到國標技術要求的,決不能遷就使用,因為尾礦人工砂的粒型、級配和石粉含量都是可以調整和改進的。在這一點上,尾礦人工砂與天然砂有著根本的區(qū)別。而正是具有這些特點,才使尾礦人工砂在配制混凝土時,砂石之間、砂石與水泥之間的結合好,密實度高,彌補了簡單使用尾礦人工砂配制混凝土的和易性稍差、需水量大帶來的不足。(5)砂質量影響混凝土質量的因素目前在建筑用砂問題上有些傳統(tǒng)觀念影響了尾礦人工砂這一新產品和新技術的推廣應用。概括起來,一是砂石多得是;二是砂石質量無關緊要;三是砂石用不著搞研究,對砂石的科研、生產與使用不予重視,認為出不了大問題。而實際上這幾方面的問題相當嚴重。首先,砂石在短期內是不可再生資源,我國大規(guī)模的混凝土生產歷史才二、三十年。目前,全國一半以上省市的建筑用砂石已捉襟見肘,由于無序挖砂引發(fā)的對環(huán)境的破壞、對河道和橋梁所產生危害與重大事故屢見報端。由于砂石質量差而導致的重大工程事故也時有發(fā)生。而且,砂石質量引發(fā)的工程質量問題往往在短期內無法發(fā)現(xiàn),砂石質量差通常影響的是工程的長期耐久性。特別要引起注意的是,前些年的天然砂石質量較好,思想上的忽視還不會太影響混凝土的質量。砂石質量明顯下降和混亂是近幾年的事,如不注意防范,日后問題將會日益嚴重。隨著混凝土技術的迅速發(fā)展,現(xiàn)代混凝土對砂的質量要求則越來越高,特別是高性能混凝土(HPC)對骨料的要求很嚴,我國混凝土方面的專家把砂石骨料的質量視為制約我國混凝土發(fā)展的瓶頸;分析認為,中國混凝土質量不如西方的主要原因是砂石的質量差;警告說,如果骨料品質低劣與離散性大的現(xiàn)狀得不到改善,HPC就不可能實施。現(xiàn)在能滿足其要求的天然砂數(shù)量越來越少,造成水泥浪費和混凝土的質量差,尤其是對混凝土的耐久性影響最大。而恰恰建筑工程壽命是百年大計和千年大計的問題。因此,砂石質量不容忽視。如果說天然砂石需要研究的技術問題不多還有情可原的話,人工砂也不需要研究就錯了。人工砂在很多方面需要深入細致的研究,很多問題還需要從理論上解釋清楚。從混凝土發(fā)展趨勢分析,