工业废渣在特种水泥行业的应用zhxWord格式.docx
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废弃资源在水泥与水泥制品行业的综合利用,受到了全社会的高度重视,最近几年来取得了较大进展。
废弃资源在水泥与水泥制品行业的应用技术愈来愈成熟,技术水平愈来愈高。
废弃资源在中国正在成为水泥与水泥制品行业生产用的重要原材料之一。
固体废弃物的综合利用固体废弃物可分为工业固体废弃物和城市垃圾。
对中国的水泥与水泥制品行业而言,工业固体废弃物的综合利用要紧体此刻粉煤灰和矿渣作为混合材掺入水泥中,制备水泥和水泥制品,而把他们作为替代原料的情形很少。
2004年,水泥行业综合利用了亿吨诸如粉煤灰、矿渣、尾矿和煤矸石等的工业固体废弃物,占各行业利用总量的%。
至于城市垃圾的综合利用,中国还处于实验时期,多半未形成成熟的工艺线路。
关键词:
特种水泥SpecialCement工业废渣Industrialwaste
工业废渣在特种水泥中的应用
一、钢渣
工业发达国家很早就开始重视环境爱惜问题,因此他们的钢渣综合利用率一样较高,以下确实是典型的几个工业发达国家的钢渣利用情形。
在上世纪70年代初,美国的钢渣就已达到排用平稳,实现了钢渣利用的资源化、专业化、企业化,历史上的渣堆现已大体排除。
最新数据统计说明,2001年美国钢渣产量665万吨,其中37%用于路基工程,22%用于工程回填料,22%用于沥青混凝土集料。
统计数听说明,整个欧洲每一年产钢渣约1200万吨,其中65%已取得高效率的利用,但仍有35%的钢渣堆积未利用。
相较之下德国的钢渣利用率相对较高,1998德国约97%的钢渣已作为集料普遍应用于公路交通、地下工程及民用建筑。
1998年我国钢渣的年排放量己达1600万吨,回收利用率为79%。
从利用数字分析,我国钢渣利用率并非低,但事实上钢渣的利用情形并非睬想,许多钢渣事实上采取的是粗放式处置方式。
钢渣是炼钢进程中排除的废渣,约占钢产量的20%。
将钢渣制成水泥,既是增产水泥的途径之一,而更重要的是解决炼钢厂的炼钢废渣处置问题。
钢渣要紧来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物,金属炉料带入的杂质,加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石和氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。
炼炼钢分为平炉炼钢、转炉炼钢和电炉炼钢。
平平炉钢渣随炼钢进程中出渣的前后分初期渣、精炼渣和后期渣。
转炉渣分为前期渣、和后期渣。
电炉钢渣分氧化渣、和还原渣。
用于制造水泥的主若是CaO含量较高的平炉精炼渣、后期渣和转炉后期渣。
电炉还原渣还可用于制造白色和彩色钢渣水泥。
以化学成份而言,钢渣与水泥熟练有些相似,当氧化物含量不同较大。
同时钢渣成份波动专门大,长随炼钢品种、原料来源、操作操纵等而变。
下面为几种钢渣的化学成份。
依照对钢渣的岩相鉴定和x射线鉴定说明,钢渣之因此具有胶凝性,主若是其中含有水泥熟料中的一些矿物,例如CaO含量较高的平炉钢渣中,常含有C3S、C2S和铁铝酸盐。
转炉渣中C3S含量更多一些,因此其活性一样比平炉渣高一些。
电炉还原渣中场含有C2S、CA、C12A7,CaO含量很高时还能够形成C3S和C3A。
这些矿物都具有胶凝性,但其含量一样比熟料中少,而且晶体发育也较大,比较完整,活性较低。
钢渣特种水泥的概念如下:
凡以平炉、转炉钢渣为要紧组成,加入必然量粒化高炉矿渣和适量石膏,磨细制成的水硬性胶凝材料,称为钢渣矿渣水泥。
钢渣的掺入量,以质量计,很多于35%,必要时,可掺入质量不超过20%的硅酸盐水泥熟料。
凡由平炉、转炉炼钢时所含硅酸盐、铁铝酸盐为要紧矿物,经淬冷或自然冷却的钢渣,均适用于制作钢渣水泥。
钢渣的碱度不得小于.
钢渣中不该混有炉前垃圾、补炉材料及废耐火砖等外来夹杂物。
钢渣必需通过磁选,金属铁的含量,应严格操纵。
钢渣中的氧化镁存在形式要紧有三种:
即化合态(钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石等)、固溶体(二价金属氧化物MgO、FeO、MnO的无穷固溶体,即RO相)、游离态(方镁石晶体)。
关于以固溶体存在的氧化镁对水泥长期安宁性的阻碍,存在着不同观点。
有人以为钢渣中RO相固溶体中的氧化镁仍会水化,从而起着有害作用;
另一种观点以为,RO相的氧化镁因固溶有其他二价氧化物,可不能引发安宁性问题。
多数人以为,RO相中的氧化镁的水化会因FeO、MnO等二价金属氧化物的固溶体而受到抑制。
钢渣中的MgO含量为5%-13%,如粒化高炉矿渣掺入量大于40%时,制成的钢渣水泥不作压蒸实验。
当钢渣中MgO含量大于13%时,水泥必需用压蒸法查验安宁性合格。
硅酸盐水泥熟料中游离氧化钙含量不得超过3%,氧化镁含量不得超过5%。
钢渣矿渣水泥分为、、和三个标号,其各龄期
钢渣矿渣水泥的细度,以表面积计,不得小于3500gcm/2。
用筛析法测按时,在方孔筛上筛余不得超过8%。
钢渣矿渣水泥的初凝应大于45分钟,终凝应不迟于24小时。
蒸煮安宁性必需合格,安安宁性试饼在湿气中养护72±
3小时后,在进行蒸煮实验。
秦山核电站的钢筋混凝土储罐,其混凝土中掺入钢渣粉。
利用钢渣粉作混凝土掺合料。
掺入钢渣粉后对提高特种水泥后期强度、降低水化热、减少坍落度损失、改善混凝土和易性、避免水泥初期收缩裂痕均有显著成效。
尤其是钢渣粉和粒化高炉矿渣粉双掺成复合粉,二者性能扬长避短,是水泥矿物掺合材料的最正确产品。
用钢渣粉作水泥和混凝土掺合料不仅可等量取代10%~30%的特种水泥,而且可提高混凝土耐磨性、耐侵蚀性、后期强度、抗折强度,并可降低混凝土的水化热等。
钢渣粉的推行应用是钢铁工业进展循环经济,走可持续进展的重要内容,也是钢渣高价值资源化利用的重要途径。
代替水泥利用可减少水泥生产时CO2的排放,对减少环境污染,爱惜地球环境、节约能源和资源等均具有重要的现实意义。
钢渣矿渣水泥的要紧缺点是初期强度低,冬季施工困难,但后期强度不断增加,后期强度高,具有与矿渣硅酸盐水泥相似的物理学性能,并具有耐磨、耐侵蚀、抗冻性好,大气稳固性好,微膨胀和水化热低等特点。
钢渣矿渣水泥要紧适用于一样工业与民工建筑、地下工程和防水工程、大体积混凝土工程、要求抗渗、抗硫酸盐侵蚀和对耐磨性有必然要求的混凝土工程。
钢渣矿渣水泥不适用于抢修工程和初期强度有较高要求的的工程。
二、粉煤灰
粉煤灰在水泥工业中的要紧应用途径有烧结墙体材料生产粉煤灰加气混凝土制品,如粉煤灰加气混凝土砌块、板材,蒸压粉煤灰砖,粉煤灰(硅酸盐)砌块
粉煤灰为火山灰质混合材料,可用来生产水泥或配制水泥生料。
日本在这方面居世界前列,几乎全数粉煤灰都用来生产水泥。
扮煤灰水泥不仅能排除大量粉煤灰,而且由于能降低物料水分,减少热能消耗,对提高水泥的产量、质量和降低本钱有显著优越性。
①份煤灰砝酸盐水泥将电厂粉煤灰干燥,使其含水量降至6-8%,与水泥熟料及石裔混合,并在球麽机内扮磨,其细庋要求4900孔/厘米2,筛
掺入量为30%左右。
焦作群英水泥厂采纳35%的掺入最,年产5万吨,毎年可利用煤灰17500吨以上,毎吨水泥本钱比不加粉煤灰时下降三元多。
②粉煤灰无熟料水泥粉煤灰中三氧化二铝的含贵大于15%,氧化眭的含里大于40%时,可用来生产无熟料水泥。
目前要紧冇两种,一冲是石灰扮煤灰水泥,石灰的掺入量为10—20%。
另一种是纯粉煤灰水泥,要求粉煤灰中氣化钙的含量在15%以上,而且粉煤灰的化学成份要比较稳固。
采纳人工增钙的方式,即在原煤燃烧时加入必然贷的石灰或石灰石,可提高纯粉煤灰水泥的质量。
纯粉煤灰水泥的生产工艺尚不很成熟,但它对粉煤灰的资源化有重要意义。
另外,粉煤灰也可生产其他建筑材料,如生产粉煤灰陶粒、作混凝土掺合料、衡宇保温层,制轻质耐火混凝土等。
粉煤灰作胶凝性建材用,对含炭量有必然的要求,国家规定不得大于
8%。
炭虽对焙烧违筑材料有利,但对水硬凝胶建筑材料是一种有害成份。
我国电力系统的粉煤灰年排放量约3500万吨,由丁-阗内电厂锅炉多数是容贽较小的低温低压锅炉,燃烧溫度低,燃烧通逍较短,收尘效率不髙,加上煤质阻碍,多数电厂粉煤灰炭量偏高,有的髙达20—255%,需要脱炭处现方能利用的占半数以上。
我国应用电选原理,进行了从粉煤灰中脱炭的实验,从1976年起,利用实验用YD-2型高压电选机,前后对湖南株洲电厂、金竹山电厂、福边永安电厂、南乎纸厂热电站的锅炉粉煤灰,别离进行了分选实验,取得了良好的结果。
七十年代太,在湖南金竹电厂,接踵进行了工业规模的单机分选和流程实验,在分选效串、分选质量、电选机台时处置量、经济成效、设备运行稳固性方面,都取得了令人中意的结果。
含炭25%的粉煤灰,在台时处置里为—吨时,毎小时可回收含炭小于8%的灰—吨和含炭大于
50%、发烧值达3000—4000大卡/千克的煤扮吨)。
粉煤灰拉度细、比重轻、粒级宽,其中炭与灰比重接近,一样重力分选法很难达到有效的分离。
而炭与灰的电性不同明显,达7
—
8数量级。
电选确实是利用这种电性不同,在髙压电晕电场作用下使其分离的方式
。
当粉煤灰随接地圆茼电极进入电选机的电晕电场后,炭粒出于导电性好,专门快失去所得电荷,于是在重力p、惯性离心力fc及静电力八的作用下,于ad区脱落圆简,落入集煤槽成为精煤。
而灰粒由于导电性较差,故能较长时刻维持其电荷,在电场力和镜象力fi的向心作用下,克服里力
p、惯性离心力fc和静电力fs的阻碍,牢固地吸附在圆筒电极表面,被带到
oe区段落下,或经五处排枓毛刷刷落到集灰槽,成为脱炭灰。
长沙矿冶研究院采纳所示的工业实验流程,对旋风除尘器搜集的粉煤灰进行了电选脱炭试生产,产灰串平均达%,含炭小于8%;
产煤率平均为%、含炭大于50%,热值近4000大卡/千克,是一种可用的能源。
脱炭灰除作水泥土掺合料外,还可作混凝土混合材料
.
三、脱硫石膏
为了调剂和操纵水泥的凝结时刻,一样需掺入石膏作为缓凝剂。
脱硫石膏成份与天然石膏相似,大量的实践研究均已说明,以脱硫石膏代替天然石膏用于水泥的生产当中,一样能够知足相关的性能指标要求。
脱硫石膏与水化铝酸钙反映生成水化硫铝酸钙针状晶体(钙矾石)。
该晶体难溶,包裹在水泥熟料的表面上,形成爱惜膜,阻碍水分进入水泥内部,使水化反映延缓下来,从而幸免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。
关于常见的水泥品种,掺入2%~5%的脱硫石膏,均能够调剂水泥结时刻。
掺有脱硫石膏的特种水泥高含水量
流动性差,适合皮带输送。
不仅如此,脱硫石膏还能够增进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙矿物的水化,从而提高水泥的初期强度和平稳各龄期强度。
脱硫石膏中含有部份未反映的CaCO
和部份可溶性K
、Na
盐类,这些杂质的存在能够增进水泥水化,激发水泥混合材或混凝土掺合料活性的充分发挥。
化铁炉渣系炼钢厂化铁炉排出的废渣,其化学成份、矿物组成与粒化高炉矿渣相同,可作为活性混合材。
四、磷渣
粒化电炉磷渣是电热法生产黄磷时排出的废渣,其要紧矿物组成是假硅灰石和枪晶石,含有l~5%的P2O5,、%左右的氟,故可作为复合矿化剂,改害生料的易烧性。
在激发剂的作用下,磷渣也能够作为混合材,其掺加量可达40%。
经常使用的激发剂有硫酸钠、硅酸钠等,选择适合的激发剂及其掺加量,可提高磷渣的掺加量。
磷渣还能够作为混合材利用,其掺加量可达40%。
五、
氟渣
氟渣是生产氟酸的废渣,呈白色粉状,其成份与石膏相似,故可代替石膏作矿化剂.与石膏相较,可加速CaCO3分解,使C2S对f一CaO的吸收更趋完全,易烧性明显好转,制成的熟料f一CaO低、安宁性好。
返烧石
返烧石是氨碱法制纯碱进程中产生的废渣,其要紧成份为氢氧化钙,多为粉块夹杂物,用它可代替石灰石质原料.由于返烧石中只有少量的CaCO3,未分解,
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