赤泥陶粒粉煤灰免燒免蒸壓磚的試驗(yàn)研究

赤泥陶粒粉煤灰免燒免蒸壓磚的試驗(yàn)研究

0鋁廠廢堿產(chǎn)廢水處理概述近年來，中國(guó)每年建設(shè)房屋20多億米，其中住宅建設(shè)至少超過10億米。但是我國(guó)的住宅建設(shè)中特別是中小城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)縣,仍大量采用粘土磚承重的混合承重結(jié)構(gòu)體系,全國(guó)每年生產(chǎn)粘土磚耗用資源達(dá)10多億m3,相當(dāng)于毀掉農(nóng)田50萬畝,從資源環(huán)境等方面已成為影響我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的突出問題之一,并已成為我國(guó)建筑業(yè)丞待解決的重點(diǎn)問題之一。本課題研究的陶粒、赤泥、粉煤灰免燒保溫承重磚,其主要原料為鋁工業(yè)廢棄物—赤泥和粉煤灰。粉煤灰是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一。赤泥為用鋁土礦提煉氧化鋁生產(chǎn)過程中的一種不溶殘?jiān)?它是由細(xì)顆粒和粗顆粒組成的廢泥。每生產(chǎn)1t氧化鋁排出赤泥1～2t,赤泥的排放量很大。赤泥的堆放占用農(nóng)田,并耗費(fèi)巨額的堆場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)管理費(fèi)用,且含堿廢液堿化土壤,污染地表、地下水源,對(duì)生態(tài)環(huán)境及人民的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生嚴(yán)重的危害,同時(shí)也制約著氧化鋁生產(chǎn)的發(fā)展。免燒磚走環(huán)保節(jié)能道路,用其來代替燒結(jié)實(shí)心粘土磚,意義重大。我國(guó)現(xiàn)在建筑行業(yè)發(fā)轉(zhuǎn)迅速,為工業(yè)廢渣免燒磚的發(fā)展提供了非常好的市場(chǎng)前景,具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。所以赤泥粉煤灰的綜合利用勢(shì)在必行,也是我國(guó)氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外在利用赤泥粉煤灰生產(chǎn)磚制品方面做了一定研究。王梅,楊家寬利用赤泥、粉煤灰、建筑用中粗砂、生石灰、生石膏、32.5普通硅酸鹽水泥和自制的外加劑,可以生產(chǎn)出7d強(qiáng)度在10MPa以上、28d強(qiáng)度在20MPa以上的免燒免蒸磚,許光輝等利用鋁廠廢渣赤泥和粉煤灰,加入其他混合材料和外加劑生產(chǎn)免燒磚。磚的力學(xué)和其他性能達(dá)到國(guó)家粉煤灰磚的標(biāo)準(zhǔn),符合國(guó)家《砌體規(guī)范》關(guān)于承重墻體磚的要求。但是,對(duì)于利用赤泥、陶粒和粉煤灰作為原料,水泥作為固化劑來生產(chǎn)免燒免蒸壓磚的研究較少,國(guó)外利用這些原料來制備免燒免蒸壓磚的研究也非常少,利用陶粒來代替骨料生產(chǎn)免燒磚的研究更為少見。本研究所用的陶粒是利用氧化鋁生產(chǎn)中的廢棄物赤泥為主要原料,輔以粉煤灰、煤矸石等其他物料,添加少量的外加劑,制備的新型陶粒產(chǎn)品。陶粒的主要性能符合GB/T17431.2-1998標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。陶粒的使用不僅能更加充分的利用了赤泥,而且減少了因采砂對(duì)環(huán)境造成的破壞。1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)材料(1)學(xué)方法成分分析亦稱紅泥,一般含氧化鐵量大,外觀與赤色泥土相似。赤泥礦物成分復(fù)雜,采用多種化學(xué)方法成分進(jìn)行分析,結(jié)果是赤泥的主要礦物為文石和方解石,含量為60%～65%,其次是蛋白石、三水鋁石、針鐵礦,含量最少的是鈦礦石、菱鐵礦、天然堿、水玻璃、鋁酸鈉和火堿。本實(shí)驗(yàn)所用的赤泥選自山東信發(fā)鋁電集團(tuán),其化學(xué)成分如表1所示。(2)灰色粉末取自山東信發(fā)鋁電集團(tuán)自備電廠排放的粉煤灰,其化學(xué)成分見如表2所示。(3)膨脹率、吸水率、筒壓強(qiáng)度采用利用赤泥燒結(jié)的陶粒。利用燒結(jié)溫度為1200℃,保溫10min條件下自然冷卻制出的膨脹率為170%、吸水率10%、筒壓強(qiáng)度為2.4MPa的燒漲陶粒。(4)水泥采用山水水泥廠的32.5普通硅酸鹽水泥。1.2壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)SHQ-30型輪碾式混砂機(jī)、自制模具、免燒磚的成型設(shè)備JYE-2000型的壓力實(shí)驗(yàn)機(jī),MST液壓伺服加載系統(tǒng)。免燒磚的成型模具為自制標(biāo)磚模具,尺寸是240mm×115mm×53mm。1.3實(shí)驗(yàn)過程(1)原材料預(yù)處理將赤泥中的大塊進(jìn)行球磨,粉煤灰中草類和大塊的雜物予以清除,陶粒進(jìn)行必要的篩選,達(dá)到試驗(yàn)的要求。(2)原料的重量與混合稱量試驗(yàn)所需要的原料,按陶粒、水泥、赤泥、粉煤灰的先后順序?qū)⑦@些原料倒入輪碾機(jī)中進(jìn)行輪碾,按照料的成型要求,酌情加入適量水。(3)陳華將料從輪碾機(jī)中放出,放入袋中陳化,陳化時(shí)間為24h。(4)原料混合將陳化好的熟料倒入混碾機(jī)中,進(jìn)行混碾?；炷霗C(jī)對(duì)原材料有粉碎、摩擦、混合和壓實(shí)的作用,將原材料充分的壓實(shí)。(5)成批稱取適量的料加入膜具中,使磚制品壓制成型。選擇成型壓力為20MPa。利用兩面分段加壓的方式。(6)自然養(yǎng)護(hù)工藝磚坯的養(yǎng)護(hù)目前有好多種,目前用的比較多的有常溫自然養(yǎng)護(hù)工藝、蒸養(yǎng)工藝蒸壓工藝和活化室反應(yīng)工藝,為了降低成本,本研究中采用自然養(yǎng)護(hù)工藝。(7)性能試驗(yàn)磚養(yǎng)護(hù)到了7d和28d時(shí)對(duì)磚進(jìn)行性能測(cè)試一般實(shí)驗(yàn)只測(cè)量成品磚的抗壓強(qiáng)度。1.4試驗(yàn)的組成和抗壓強(qiáng)度2結(jié)果與分析(1)免燒免蒸壓磚的形態(tài)赤泥的粒徑比較小,便于和其他材料的混合,提高磚制品的各種物理性能,能使磚表面平整,增強(qiáng)其美觀,同時(shí)赤泥的塑性指數(shù)較高,使磚成形比較容易,也利于滿足免燒免蒸壓的要求。從圖1中可以看出,隨著赤泥含量的增多,免燒免蒸壓磚的強(qiáng)度先提高后降低,我們從中可以斷定,當(dāng)赤泥含量在20%～25%時(shí),試件的性能比較合理。(2)硅鈣氧化物的影響由圖2中可以看出,隨著粉煤灰含量的增大,免燒免蒸壓磚的7d和28d抗壓強(qiáng)度都變小。在制品生成的初期,粉煤灰中的硅鈣氧化物發(fā)生化學(xué)水解反應(yīng),提高早期強(qiáng)度。但是到了后期,由于進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng),生成一些網(wǎng)狀物質(zhì),加上其他條件限制,強(qiáng)度有所下降。這種綜合分析,粉煤灰的加入量在18%～23%時(shí),磚制品的性能比較合理。(3)磚制品的含量從圖3中可以看出,隨著陶粒用量的增加,免燒免蒸壓磚的7d和28d抗壓強(qiáng)度先增大后變小,當(dāng)含量在45%～50%時(shí),磚制品的的性能比較合理。在該試驗(yàn)中,利用陶粒替換砂等骨料,陶粒是利用赤泥等廢渣燒結(jié)而成的,赤泥具有保溫節(jié)能特性,陶粒也就具有保溫節(jié)能特性,所以在該試驗(yàn)中陶粒的用量加大,滿足現(xiàn)在國(guó)家提倡的利用廢渣、保溫節(jié)能的要求,具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。(4)水泥用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響由圖4中可以看出,隨著水泥含量的增大,免燒免蒸壓磚的7d和28d的抗壓強(qiáng)度增大,當(dāng)含量在15%～17%時(shí),磚制品的性能比較合理。(5)磚體的特性檢測(cè)為了提高赤泥和粉煤灰等工業(yè)廢渣的利用和增大砌體的保溫性能,赤泥主要有保溫性能,所以在本試件,在滿足砌體強(qiáng)度的條件下,應(yīng)加大赤泥和粉煤灰的用量。國(guó)家要求,承重磚的強(qiáng)度必須達(dá)到10MPa,經(jīng)綜合分析,確定磚的配方為:11%水泥,18%赤泥,50%陶粒,21%粉煤灰。由山東省信發(fā)三利環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)一批磚,其抗壓強(qiáng)度為10.9MPa,達(dá)到國(guó)家規(guī)范要求,然后測(cè)定其物理特性。其力學(xué)性能報(bào)告由聊城市墻體建筑節(jié)能檢測(cè)中心出具;放射性能和墻體保溫?zé)嶙栌缮綎|建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢測(cè)報(bào)告;吸水率和凍融性由山東建筑大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)報(bào)告,上述物理特性均符合國(guó)家要求。檢測(cè)結(jié)果如表4所示。3煤灰、陶粒、12%水泥(1)通過赤泥陶粒粉煤灰免燒結(jié)免蒸壓磚的正交實(shí)驗(yàn),可以看出當(dāng)