工業(yè)固體廢棄物在無機(jī)保溫砂漿中的綜合利用

工業(yè)固體廢棄物在無機(jī)保溫砂漿中的綜合利用

有機(jī)泡沫主要由具有內(nèi)部多孔且具有保溫功能的有機(jī)骨料、膠凝材料、添加劑和其他混合材料組成。這是一種低密度、抗腐蝕性、不易開裂和墜落的有機(jī)建筑建筑材料。近年來,結(jié)合工業(yè)固體廢棄物大量堆存的問題,將其有效地應(yīng)用到無機(jī)保溫砂漿中,成為專家學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。1殘余廢棄物利用技術(shù)工業(yè)固體廢棄物是指在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中排出的燃料廢渣、冶煉及化工過程廢渣、采礦廢石或選礦尾礦等不再具有使用價(jià)值或已被提取出有用組分的剩余廢棄物。2012年我國工信部將尾礦、煤矸石、粉煤灰、冶煉渣、副產(chǎn)石膏等作為工業(yè)固廢重點(diǎn)處理對象。目前固體廢棄物資源化利用技術(shù)種類多且發(fā)展快,例如利用其生產(chǎn)建筑材料、微晶玻璃、干混砂漿、路用材料、輕質(zhì)陶粒、高性能陶瓷等。作為“放錯(cuò)了地方的資源”,利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)無機(jī)保溫砂漿,不僅能夠大量消耗工業(yè)固廢,而且還能有效改善無機(jī)保溫砂漿自身的各種性能,從而實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。2工業(yè)固體殘?jiān)苽涞挠袡C(jī)節(jié)能砂漿2.1新型無機(jī)膠凝材料的制備輕骨料在無機(jī)保溫砂漿中主要起骨架和保溫隔熱的作用,除了市場上已有的?；⒅椤⑴蛎浾渲閹r等輕骨料,工業(yè)固廢同樣可以達(dá)到低密高強(qiáng)的性能要求。孫林柱、楊芳等人采用淤泥陶砂和廢棄加氣混凝土復(fù)合?；⒅樽鳛楸厣皾{骨料,分別制備出2種自保溫墻體配套砂漿。而周君生以粉煤灰、電石渣和脫硫石膏為主要原料,采用一次低溫?zé)晒に?成功制備出具有多微孔結(jié)構(gòu)的新型無機(jī)膠凝材料。研究利用廢舊資源生產(chǎn)保溫砂漿輕骨料,不僅可以有效降低保溫砂漿生產(chǎn)成本,而且是綜合回收工業(yè)廢舊陶砂或加氣材料的方向之一,同時(shí)也為新型無機(jī)保溫砂漿骨料的研究提供了技術(shù)參考。2.2施工性能好膠凝材料在無機(jī)保溫砂漿中主要起膠結(jié)作用,同時(shí)也使砂漿具有足夠的強(qiáng)度和施工性能。常用的膠凝材料是水泥,但近年很多工業(yè)固體廢棄物(礦渣、粉煤灰、脫硫石膏、煤矸石)被開發(fā)成輔助膠凝材料。2.2.1粉煤灰摻量對保溫砂漿性能的影響粉煤灰是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一,是燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰容重輕且具有一定的水硬活性。陳彥翠等以工業(yè)廢渣粉煤灰作為膠凝材料替代部分水泥,用玻化微珠作為無機(jī)輕骨料來制備干混無機(jī)保溫砂漿。研究表明,隨著粉煤灰摻量的增大,砂漿的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,當(dāng)粉煤灰的摻量為20%時(shí),可制備出性能較好的保溫砂漿。田學(xué)春以粉煤灰和煤矸石作為主要膠凝材料,研制出了一種和易性好、黏結(jié)性強(qiáng)、抗裂能力高的保溫砂漿。研究證明,非等級粉煤灰和煤矸石粉在干混砂漿中進(jìn)行大摻量復(fù)摻(替代水泥用量的61%)時(shí),可以形成較好的顆粒級配,且在激發(fā)劑作用下能夠具有良好的膠凝性能。周向陽利用粉煤灰作為膠凝材料替代部分水泥,復(fù)合廢棄泡沫塑料,開發(fā)了新型建筑保溫隔熱墻體復(fù)合材料,其中粉煤灰的摻量達(dá)到40%以上。Md.AkhtarHossain指出,在不摻任何高效減水劑的情況下,當(dāng)溫度低于200℃時(shí),摻有粉煤灰的水泥基保溫砂漿抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨著溫度的升高而升高,粉煤灰取代水泥含量的50%時(shí),砂漿具有最優(yōu)的耐高溫性能。2.2.2保溫砂漿的試配向無機(jī)保溫砂漿中摻加礦粉能夠改善砂漿的物理力學(xué)性能,增加混泥土的強(qiáng)度和使用壽命,同時(shí)提高抗?jié)B性和耐水性。井國鋒利用礦粉取代部分水泥作為膠凝材料,進(jìn)行保溫砂漿的試配試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),礦粉的摻入會(huì)在一定程度上降低砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度,但同時(shí)也會(huì)改善砂漿的吸水量和壓折比,從而保證了保溫砂漿的安全性。王愛勤等人通過研究在保溫砂漿中復(fù)摻礦粉與粉煤灰時(shí)砂漿強(qiáng)度與容重之間的關(guān)系,尋找出了保溫與強(qiáng)度相對較好的砂漿配比。研究表明,隨著粉煤灰與礦粉摻量的增加,容重也隨之增加,而保溫砂漿的早期強(qiáng)度下降,后期強(qiáng)度有較快增長;當(dāng)?shù)V粉摻量為10%、粉煤灰摻量為20%時(shí),保溫砂漿強(qiáng)度相對較高,容重相對較低。2.2.3微珠保溫砂漿石膏與適量水拌和后能形成可塑性良好的漿體,隨著石膏與水的反應(yīng),漿體的可塑性消失而很快發(fā)生凝結(jié),硬化后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度。唐楷以工業(yè)副產(chǎn)石膏復(fù)合粉煤灰作為膠凝材料,配制出干密度為382kg/m3,抗壓強(qiáng)度為0.42MPa的無機(jī)?；⒅楸厣皾{。該保溫砂漿的壓剪粘結(jié)強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)等性能指標(biāo)均可達(dá)到《建筑保溫砂漿》要求。王玉麟將工業(yè)廢渣磷石膏與水泥、礦渣粉等復(fù)合作為膠凝材料,研制出磷石膏基保溫砂漿膠粉料,其最優(yōu)配方是54%磷石膏、30%礦渣、5%石灰、10%水泥和1%外加劑。同樣,孫振平、鄭金飚等人以脫硫石膏、礦渣粉、少量水泥和激發(fā)劑組成復(fù)合膠凝材料,配制出了具備優(yōu)良的水化硬化特性,28d抗壓強(qiáng)度能達(dá)25MPa以上的無機(jī)保溫砂漿。粉煤灰、礦渣粉、工業(yè)副產(chǎn)石膏等與水泥相比在價(jià)格方面有較大優(yōu)勢,在選取合適摻量,不影響保溫砂漿性能的基礎(chǔ)上,用工業(yè)固體廢棄物部分或全部取代水泥進(jìn)行生產(chǎn),經(jīng)濟(jì)效益明顯。2.3聚氨酯纖維在建筑保溫砂漿中的應(yīng)用在無機(jī)保溫砂漿中加入外加劑用于改善砂漿的性能,工業(yè)固廢也可以起到類似的作用。而向保溫砂漿中加入摻合料,目的是在不影響砂漿產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上,盡可能地降低原材料的成本。VojtěchVáclavík利用聚氨酯廢棄物作保溫砂漿外加劑,用于提高其保溫防水性能。結(jié)果表明,加入該外加劑的保溫砂漿容重低、保溫性能良好、穩(wěn)定性高,加入聚氨酯后可以有效提高砂漿的防水效果。F.Barreca將生產(chǎn)橄欖油產(chǎn)生的橄欖廢渣加入到保溫砂漿中,研究橄欖渣滓的添加量對砂漿保溫性能和干密度的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著橄欖渣含量的改變,砂漿的熱導(dǎo)率、干密度和吸水率均有變化。當(dāng)加入70%的干燥橄欖渣時(shí),水泥基保溫砂漿的平均導(dǎo)熱性降低76個(gè)百分點(diǎn),干密度下降30個(gè)百分點(diǎn)。劉世舉在研究中向建筑保溫砂漿中添加的摻合料是電鋸切割玄武巖荒料過程中產(chǎn)生的廢渣。該研究以硅酸鹽水泥為膠結(jié)料,摻加人造輕集料研制出了新型玄武巖廢渣建筑保溫砂漿,是一種保溫隔熱性能良好的安全型節(jié)能材料。MaKunlin研究了向?；⒅楸厣皾{中加入粉煤灰和引氣劑后砂漿的保溫性能和強(qiáng)度性能變化。研究證明,隨著粉煤灰含量的增加,砂漿濃度增大。粉煤灰和引氣劑復(fù)合能夠提高砂漿的和易性、保溫性和耐久性,但砂漿的抗壓強(qiáng)度降低,因此要綜合考慮強(qiáng)度與保溫性能。利用工業(yè)固體廢棄物作為保溫砂漿外加劑和摻合料使用,不僅避免了工業(yè)固廢被盲目氣化或堆肥,造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi),而且極大地提高了工業(yè)廢棄物的附加值,從而能夠產(chǎn)生性能更優(yōu)和價(jià)格低廉的砂漿產(chǎn)品。2.4砂體對干混砂性能的要求尾礦砂作為主要工業(yè)固體廢棄物之一,其堆存占用了大量的土地資源,增加了企業(yè)的治理成本,尾礦砂的綜合利用成為專家學(xué)者頗為關(guān)心的課題。一般來說,砂的摻入可以提高砂漿的工作性、物理力學(xué)性能和抗干縮性能,但砂的密度大、熱導(dǎo)率高,容易導(dǎo)致砂漿干密度增大,含氣量降低,對保溫砂漿的熱工性能不利。因此,雖然尾礦砂可以摻入到普通干混砂漿中作為集料使用,在保證砂漿熱工性能的基礎(chǔ)上,必須嚴(yán)格控制砂的摻入量和粒度級配。徐振偉在研究鐵尾礦砂在粘結(jié)砂漿和抹面砂漿中的應(yīng)用時(shí)認(rèn)為,采用合適的鐵尾礦砂源進(jìn)行篩分,可以制得滿足外墻外保溫砂漿所需的級配砂;使用鐵尾礦砂在顆粒級配上有最佳配比,應(yīng)針對不同鐵尾礦砂試驗(yàn)確定。由此可見,保溫砂漿對所摻砂的要求較高,而尾礦砂是選礦剩余廢渣,處理起來需要花費(fèi)較高成本。因此,尾礦砂不太可能像粉煤灰或石膏那樣可以作為主要組分廣泛應(yīng)用到無機(jī)保溫砂漿中。3無機(jī)保溫砂漿的發(fā)展趨勢工業(yè)固廢應(yīng)用于無機(jī)保溫砂漿中,一方面可以改善保溫砂漿的性能,提高經(jīng)濟(jì)效益;另一方面,可以使現(xiàn)有工業(yè)固廢得到消耗,從而減輕企業(yè)和社會(huì)的治理壓力。從目前的研究和應(yīng)用情況看,其發(fā)展趨勢如下:(1)工業(yè)固體廢棄物作為原料制備無機(jī)保溫砂漿時(shí),在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,盡可能地增大摻加量。(2)更多種類的固體廢棄物將被應(yīng)用到無機(jī)保溫砂漿等建筑材料的生產(chǎn)中來,而有目的性地針對某