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固体废弃物在蒸压加气混凝土中的利用与研究进展
摘 要:随着固体废弃物利用成为研究的热点,近年来利用固体废弃物制备蒸压加气混凝土的研究成果层出不穷。 但由于固体废弃物的多样性,其对蒸压加气混凝土干密度和抗压强度的影响规律和机理尚不清楚。 最后总结了存在的问题和今后的研究方向。
关键词:蒸压加气混凝土;固体废弃物;硅质材料;钙质材料;发气材料
1蒸压加气混凝土中固体废物的利用
1.1尾矿蒸压加气混凝土
如今,由于经济的迅速发展,社会对矿产的需求大大提高,同时,采矿的规模也越来越大,因此,产生的尾矿数量越来越多,长期积累下来,大量的尾矿很难进行处理,最终被闲置在了废弃的堆场,造成了环境污染。尽管有一些生产企业对尾砂进行了有价成分的再循环使用,但是这并没有降低尾砂的产量;经过研究,发现只有少数尾矿(例如:石英石尾矿、萤石尾矿、铅锌尾矿、钨尾矿、部分铁尾矿、部分石墨尾矿、钼尾矿等)中的SiO2含量能够满足 AAC中硅质物质的技术要求。所以,以尾矿渣为原料,生产铝铝镁合金产品,目前已成为一种行之有效的回收方式。
经研究,在硅质材料65%,水泥15%,生石灰18%,二水石膏2%的比例中,以铅锌尾矿和石英砂为硅质材料,铅锌尾矿所占的硅质材料含量不能超过58%。在生产中,以铅锌尾矿及河砂为主要原料,在生产过程中,铅锌尾矿所占的硅料含量不能超过38%。王建义等在试验研究中,提出了以15%的粉煤灰、55%的萤石矿渣、10%的水泥、15%的石灰、5%的脱硫石膏、0.1%的铝粉为原料的配比。提出将此矿渣球磨成80微米筛余余量约10%,然后用来配制 AAC,可配制出高达3.5 MPa的 AAC。在试验室中制备了钨尾矿渣掺量为60%的试块,在蒸压釜内按蒸养制度养护,制备的钨尾矿渣 AAC的抗压强度达到3.67 MPa,密度为615 kg/m3,满足B06、 A3.5级要求。有研究利用石墨尾矿作为硅质物质制备 AAC是可行的,最适宜产生托勃莫来石的钙硅比为0.6根据此比例,可得到B07,A5.0两种 AAC,另有研究采用石英石尾矿为主要硅质物质,以其为原料,制备 AAC,其比例分别为:65:10:23%:2:2;产品满足GB11968-2006 《蒸汽加气混凝土标准B07,A5,0》的质量标准。
从上述试验结果可以看出,某些含SiO2量大的尾矿,例如:石英尾矿,萤石尾矿,铅锌尾矿,金尾矿等;对于其它含硅量不高的矿物,可以通过加入适当比例的石英尾砂来生产,不仅可以降低砂量,而且还可以实现对尾砂的高效消耗量。但多数尾砂仍面临如下问题:(1)粒度较粗,球磨费用较高;(2)大多数的尾砂成分比较复杂,以矿物相为主,只有少量的石英状态的SiO2,并且具有很低的反应性。因此,要提高尾砂的利用效率,必须从提升其反应性入手,目前主要采用的是将其粉碎,以增加其比表面积等物理活性激发方式。化学活化激发方法,是在原料中添加碱性激发剂,以提高原料的活化程度;同时,也增加了企业生产成本和生产难度,制约了尾砂 AAC的大规模生产。所以,如何实现对尾砂资源的高效利用,是一个值得深入研究的课题。
1.2冶炼废渣蒸压加气混凝土
冶炼工业更是一种十分普遍的行业,在冶炼过程中会产生大量的废渣,其中含有 As、 Cd、 Cu、 Pb、 Zn等有价金属以及毒性较强的有价金属,这些有价金属在长时间的堆存不但会造成大量有价金属的损失,还会对土壤、地下水以及周边的生态环境造成严重的污染和危害。对工业固体废弃物进行资源化、无害化处理,是国家建设资源节约型、环境友好型社会的需要。采用填埋、堆置储存、用作建筑材料等传统的处理方式,采用磁选、浮选、湿法浸提和焙烧等技术,对有价金属的回收也进行了深入的研究,但多是针对含较高品位的 Cu、 Al、 Pb、 Zn、 Co、 Ni等金属以及含 Au、 Ag、 In、 Nb、 Ta、 Pt等贵金属的冶炼废渣,且存在经济效益不高、易产生二次污染等问题。经分析,本论文提出了一种新的 AAC制备方法,并对其机理进行了探讨。所以,采用 AAC制取工艺,不但能使熔炼过程中的废渣得到有效利用,还能使熔炼过程中的废渣得到充分利用,既能提高经济效益,又能使熔炼过程中的废渣得到充分利用。
1.3炉渣蒸压加气混凝土
炉渣可以分为两种类型,一种是目前国内大部分的火力发电厂使用的主要燃料是煤粉。在锅炉的运行过程中,除了会产生大量的粉煤灰之外,还会从锅炉的底部排出经过水淬急冷而成的炉渣,它的化学成份是硅、铝、铁、钙的化合物,其存在的主要形式是硅钙酸盐、硅铝酸盐、氧化物和硫酸盐;由于各地区煤炭性质及火力发电厂锅炉燃烧状况的差异,炉渣的排放通常占火力发电厂总煤量的5%~10%,并占飞灰排放总量的25%。矿渣自身的水硬凝胶特性需要在蒸养条件下才能发挥出来,并与氢氧化钙等氢氧化钙等形成具有水硬凝胶特性的化合物。第二种:城市生活废物,废物是一种具有较高热值的能源,2吨废物,其所产生的热量,相当于1吨煤炭。垃圾焚烧时,通过高温燃烧产生的热能,将其转变成高温水蒸气,从而带动涡轮旋转,产生电能。焚烧生活垃圾灰渣的主要组成成分是飞灰和炉渣,前者富含大量的重金属和二噁英类有机物,一般认为其具有相对较高的毒性,必须作为危险废物加以处置,而且由于其有机成分的存在,对加气系统的碱性环境十分不利。而另一种活性较好,可以用于 AAC的生产。
2结束语
因此,如果要实现 AAC的规模化利用,就需要从降低处理成本、利用物化手段提高其活性等方面着手。此外,在可再生固废中,还需合理使用微粒级配、强化材料结构、发展SiO2不同形貌的新型活性激发技术,实现低效固废的高效资源化。
参考文献:
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[2] 陈智华,秦哲焕.铅锌尾矿制备蒸压加气混凝土的试验研究[J].建材世界,2018,39(06):9-12.