工業(yè)固體廢棄物在建筑材料領域的應用及前景2006

1、廣東建材2 0年第9期研究與探討工業(yè)固體廢棄物在建筑材料領域的應用及前景任啟芳 安徽建筑工業(yè)學院材料科學與工程系230022)張東華 大連市產品質量監(jiān)督檢驗所建材中心116021)摘 要：本文主要介紹了固體廢棄物的定義和分類，闡述了工業(yè)廢棄物的來源、特點及其在建筑材料中的應用與前景，固體廢棄物轉化為建材產品，能夠節(jié)約自然資源，緩解資源枯竭的問題，變廢為寶，化害為利，產生巨大的經濟效益，是廢棄物綜合利用，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要途徑。關鍵詞:工業(yè)廢棄物；建筑材料；綜合利用 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserve

2、d, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討1前言隨著社會的不斷發(fā)展，固體廢棄物量也日益增多已造成嚴重污染環(huán)境，造成經濟、社會和環(huán)境負擔，如何處理和綜合利用固體廢棄物已是大勢所趨。所謂的固體廢物通常是指生產、生活活動中丟棄的固體和泥狀物質，從廢水、廢氣中分離岀來的固體顆粒 物，它主要來源于人類的生產和消費活動。人們在資源開發(fā)和產品制造過程中，必然有廢物產生，任何產品

3、經過使用和消費后都會變成廢物。固體廢物有多種分類方法，按其來源可分為礦業(yè)固體廢物、工業(yè)固體廢物、城市垃圾、農業(yè)廢物和放射性固體廢物。比較而言，在建筑材料領域對于固體廢棄物的利用是相當廣泛的，并且在今后的一段時間內，建筑材料領域對于固體廢棄物利用的 深度和廣度都將會有大幅度的提高 ，目前對于固體廢棄 物的應用主要以工業(yè)固體廢棄物即工業(yè)廢渣為主口。本文主要介紹工業(yè)固體廢棄物在建筑材料領域的 應用及其發(fā)展前景 。2工業(yè)固體廢棄物的來源及特點2 .工業(yè)固體廢棄物的來源工業(yè)固體廢棄物是在工業(yè)生產和工業(yè)加工過程中 以及燃料燃燒，礦物開采，交通運輸，環(huán)境治理過程中所 丟棄的固體、半固體物質的總稱2。工業(yè)固體

4、廢棄物主要來源于各種工業(yè)部門生產所 得到的固體廢物，主要包括煤炭工業(yè)生產的煤矸石；燃料電廠和城市集中供熱系統(tǒng)煤粉燃燒鍋爐產生的粉煤 灰、爐渣；黑色冶金工業(yè)產生的高爐渣、鋼渣；有色金屬冶金渣和赤泥等；化學工業(yè)及其他工業(yè)生產過程中產生 的化學石膏、硫鐵礦渣、電石渣、堿渣、燒堿鹽泥等；燃燒 鍋爐產生的爐渣；開采金屬礦石產生的廢石和尾礦等。2 .工業(yè)固體廢棄物的特點工業(yè)固體廢棄物的種類很多，產量很大，分布面很廣，常年均衡排放，可作為穩(wěn)定的可利用資源加以利 用：2J工業(yè)固體廢棄物是一種可開發(fā)利用的資源，建筑材料特別是墻體材料和水泥工業(yè)對原料的消耗量大，生產企業(yè)多，分布面很廣，特別是在人口密集、工業(yè)發(fā)達地

5、區(qū)，企業(yè)密度更高。建材生產地和與工業(yè)固體廢棄物產 生地點大體一致，這為工業(yè)廢棄物資源化利用提供了方 便代大多數工業(yè)固體廢棄物的物相組成較為穩(wěn)定，化學成分與建材原料相近，具有潛在的活性，適合作建筑材料的原料。從化學成分來看，許多工業(yè)廢棄物與建筑 材料見下表，除有毒工業(yè)廢棄物外，大多數都可以用作墻體材料的原料；煤矸石、粉煤灰、爐渣等化學成分和黏 土較接近，常開發(fā)用于筑路 、生產燒結磚、生產混凝土制 品、砌筑砂漿材料、微晶玻璃原料和陶粒等輕骨料；化學 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvww

6、jznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討煤矸石、粉煤灰、礦渣、鋼渣、赤泥化學成分()名稱sA12C3CaC嚨CF CKCNa2CFeCLoss煤矸石4 8 6 518 3 51 71 4298 2 .5 127粉煤灰4 8 6 02 8 3 50 .8 70 .8 2 .52120 .520 .212 15鋼渣18 3 02 63 8 5 031221082 4礦渣3 8 4 068

7、163 8 4 34 818 5赤泥2 8 2 26194 8 4 81 .581023 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討石膏與天然石膏的化學成分相似，可替代生產石膏用品或用為水泥調凝；硫鐵礦燒渣可用作水泥配料的鐵質原 料；粉煤灰、煤矸石可用作水泥硅質原料，或作為水泥和混凝土的混合材料；電石渣化學成分與石灰相近，可代替石灰生產蒸養(yǎng)制品；多數尾礦含硅較高，可代替砂子或生產蒸養(yǎng)磚；高爐水渣、鋼渣、赤泥等化學成分為水泥 所需，另外還可

8、以與粉煤灰、煤矸石等合用生產微晶玻璃；窯灰可作為水泥生料配料使用或直接作為水泥混合 材。有些工業(yè)廢渣含有一定的熱值，作為低熱值燃料用于生產建筑材料有顯著節(jié)能效果，粉煤灰、爐渣、煤矸石等就是這種廢棄物。它們常用來生產磚的內燃料，生產水泥和燒結制品的原料，其中含有的部分熱值可達到節(jié)約能源的效果 。一般來說，710廢渣可節(jié)約1標準煤，用煤矸石制作全煤矸石磚可以達到基本不用 煤代利用固體廢棄物作建筑材料原材料能夠降低成 本增加利潤，節(jié)約有限的自然資源，變廢為寶，加強對三廢的綜合應用，以產生良好的社會和經濟效益?？梢哉f，從綜合經濟、社會、環(huán)境效益來看 ，工業(yè)固 體廢棄物用于建筑材料方面的應用程度最高。3

9、工業(yè)固體廢棄物在建筑材料中的應用 現狀工業(yè)固體廢棄物的治理、綜合利用日益受到世界各國的重視。許多國家都把工業(yè)廢棄物作為一種新資源，通過綜合利用減少對自然資源的開發(fā)和解決工業(yè)固體 廢棄物的污染治理工作。在美國，粉煤灰和礦渣被列在石灰和石膏之前。在國外工業(yè)固體廢棄物的建材資源化 是解決廢物利用的主要手段之一。下面介紹幾種比較常見工業(yè)固體廢棄物在建筑材料領域的應用。3 .粉煤灰粉煤灰是燃煤電廠排放的工業(yè)廢渣。作為一個以煤為主要能源的國家，我國對粉煤灰的開發(fā)利用潛力和意 義都很大。粉煤灰在建材工業(yè)領域具有廣闊的應用空 間。國外利用粉煤灰制作建筑材料已經有相當長的歷史了，在發(fā)達國家粉煤灰利用在高速公路路

10、堤、公路、機場和一些大型工程上 。我國從2（世紀5（年代開展粉煤灰綜合利用研究 以來，粉煤灰的利用方面，主要有：建筑材料、回填物、垃圾場表層、土壤改良劑、路基加固材料、路基材料、生產 粉煤灰水泥、泥漿墻、水凝填料等，除此外，近年粉煤灰 的研究利用領域擴展很大，如在塑料、保溫材料、土壤磁性復合肥、環(huán)境除污等方面都有研究并取得了進展口。另外，還可以制成粉煤灰礦棉、微晶玻璃、陶瓷、新型膠凝材料、石膏制品等。隨著納米技術和納米材料的發(fā)展，近年來增添了粉煤灰新型球體超細空心微珠新材料用作一些制品的填 料，以獲取很大的利潤。在當今的一些研究表明，不僅僅采用單一的工業(yè)廢渣進行生產建材制品，而是復合兩種或兩種

11、以上的工業(yè)固體廢棄物進行綜合利用，在提高利用率的同時，增加其制品的某些性能 。3 .煤2干石煤矸石是夾在煤層中的巖石，是采煤和選煤過程中排出的廢棄物：5。我國煤矸石的排放量達 1億多噸，其 中一半以上均沒有被有效利用。煤矸石的處理和應用，在國外日益受到重視，特別是在2（世紀8（年代后，其在建筑材料領域的應用已經 成為一種趨勢，生產產品越來越多，應用范圍越來越廣，其生產的主要產品有：煤矸石燒結磚、煤矸石輕骨料、水泥混合材煤矸石砌塊 、采用煤矸石生產水泥，此外可以生產高硅矸石微晶玻璃產品等 。最近研究表明：6，:煤矸石還可以作為一種原材料用 于開發(fā)曝氣生物濾池煤矸石濾料和建設曝氣生物濾池，是一種具

12、有廣闊應用前景的新產業(yè)。3 .化學石膏化學石膏是指化學工業(yè)或其他工業(yè)生產過程中的 以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)廢渣。化學石膏與天然石膏的化學成分相似，可替代天然石膏生產石膏制品和用于水泥等工業(yè)：2。3 .冶金渣冶金固體廢棄物種類繁多、數量大、性質千差萬別對環(huán)境具有很大的危害。礦渣、鋼渣鐵合金渣是指在治 煉生鐵、煉鋼等冶金工業(yè)中排放出的廢渣，另外還有其他冶金行業(yè)排岀的冶金渣，如赤泥是制備氧化鋁工業(yè)的排渣。冶金渣是以硅酸鹽、鋁酸鹽為主要成分的材料，具有一定的活性 7。在建材工業(yè)中，它們可以跟水泥熟料、石膏混合磨細制得水泥；以冶金渣為原料，配入適當的激發(fā)劑可制成性能優(yōu)異的混凝土；安全性好的重渣經破碎、分

13、級、可代替碎石用作骨料和路材，廣泛用于公路、 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討18 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAv

14、wwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討高速公路邊坡錨固 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討喬國華李東輝 廣東省煤炭建設集團）有限公司摘要：本文通過對高速公路邊坡錨索錨頭滲水的一次治理試驗總結,得出了對錨頭滲水治理的合

15、理方法，為減少因錨頭滲水而造成錨索的預應力損失，進行了有益探索。關鍵詞:邊坡；錨索；錨頭；滲水；化學灌漿 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討 1thirta Aodemic Journal Ekctronic Publishing All rights reserved, httpTAvwwjznlcLnet廣東建材2 0年第9期研究與探討1前言京珠高速公路粵境北段邊坡較多，為穩(wěn)定邊坡，大量采用了預應力錨索技術，取得了良好的效果，

16、但是，經過對預應力錨索近幾年的使用跟蹤觀測，發(fā)現密封錨具的混凝土表面有水滲岀，在這個部位長期有水滲岀，有關管理部門擔心錨具在水的作用下，會慢慢銹蝕錨具內的夾具，而夾具銹蝕，會造成錨索的預應力損失，使錨具失去原有的錨固作用，從而影響邊坡的穩(wěn)定，必須采取有效措施排干夾具內的藏水，并封堵水流源頭 。受有關管理部門的委托 ，我司研究制定了實驗方案，實驗方案很快得到了有關管理部門的認可。2實驗的基本情況經過一段時間的準備后，我公司于 2 0 0年（8月至!橋梁、機場和工業(yè)民用建筑中；赤泥可以根據成分的不同作不同的用處，如制作水泥，作塑料填料和新型墻 材3 .電石渣、堿渣電石渣是生產乙炔氣和聚乙烯等排岀的

17、廢渣，堿渣是制堿工業(yè)排岀的廢渣。它們的成分都與水泥原料相似，可以用來生產水泥。4結語綜上所述，工業(yè)固體廢棄物在建筑材料中的應用，可以改善傳統(tǒng)建材工業(yè)高消耗的狀況，節(jié)約資源，保護環(huán)境。同時建筑材料的大量使用可大量消耗固體廢物，變廢為寶，具有明顯的社會、經濟、生態(tài)效益。只是在于目前工業(yè)固體廢棄物的綜合利用方面在范圍上、技術上和形式上還有待于進一步擴展，真正走可持續(xù)發(fā)展道路。2 0（年4 9月，對京珠北高速公路邊坡錨固一預應力錨索錨頭滲水，進行了精心的化學灌漿治理實驗，試驗位于K9 高邊坡地段，共試驗了 11 個錨頭，按試驗方案分 4個配方對這 1個錨頭分別進行了化學灌漿實驗，灌漿的基本順序是：首先

18、對生銹的錨頭夾片進行除銹處理根據對錨頭夾片除銹的實際情況，考慮到國內現行除銹劑的主要成分均為強酸為主，所以沒有再對錨索桿體進行灌注除銹），然后用化學漿開路 ，緊接著用超細水泥 灌漿，在達到設計壓力后 ，再沿其它灌漿嘴灌注化學漿，每個錨頭設置不少于3個灌漿嘴，其中一個留做排氣孔，各種漿液的灌漿結束壓力為：水泥漿為 1 .0 10 0化學漿為0 .5 1，各種漿液最終灌入量記錄如表1。第二、第四級坡的錨頭在打開外包混凝土以后，發(fā)現所有錨具的夾片均有生銹現象，個別夾片脫離錨頭另此文受安徽建筑工業(yè)學院碩士科研啟動經費資助）卜兀-卜 .【參考文獻】董松，張智強.固體廢棄物的建材資源化U 廣東建材，2 0 0 2 （3）.施惠生主編.生態(tài)水泥與廢棄物資源化利用技術1.北京：化學工業(yè)出版社 ，2005.崔輝，徐志勝.固體廢物在建筑材料中的資源化應用口.建材技術與應用，2 0 0 3:121-4.高占國，華珞，鄭海金等.粉煤灰的理化性質及其資源化