蒸壓磚生產(chǎn)中脫硫灰的利用

蒸壓磚生產(chǎn)中脫硫灰的利用

采用半干法霧霾脫軌技術(shù)，投資運(yùn)營(yíng)成本低，無(wú)需安裝霧裝置和氣壓裝置。設(shè)備不會(huì)腐爛，不會(huì)有結(jié)垢和堵塞，但吸收劑的利用率低，顆粒和廢水混合影響全身利益。在中國(guó),大部分脫硫灰只是暫時(shí)堆放處置,極少量得以利用。這樣不僅占用大量的土地資源,而且還對(duì)大氣、地表水和地下水等產(chǎn)生污染。因此,實(shí)現(xiàn)脫硫灰的綜合利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1脫硫灰和磚坯制磚:我國(guó)在土歐洲早期的脫硫灰綜合利用研究主要集中在堤壩填充、土地回填、混凝土摻合料、人造卵石及燒制硫鋁酸鈣水泥等方面,半干法脫硫灰可以用作土壤改良劑,以提高酸性土壤的pH值,國(guó)外的研究表明,將脫硫灰用于土壤不會(huì)對(duì)食物鏈和環(huán)境造成威脅。中國(guó)脫硫灰綜合利用研究還處于起步階段,國(guó)內(nèi)一些磚廠將脫硫灰作為摻合料制造內(nèi)燃磚,雖然一定程度上消耗了脫硫灰,但燒制過程中,磚坯內(nèi)摻入的含有CaSO3的脫硫灰在高溫下分解釋放出SO2,造成二次污染。中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院采用蒸養(yǎng)法,利用半干法脫硫灰,在實(shí)驗(yàn)室制造出了強(qiáng)度達(dá)30MPa的試塊,說明采用合適的加工工藝,脫硫灰在制磚方面可以得到很好的利用。黃弘指出,利用建筑材料龐大的生產(chǎn)量消耗工業(yè)廢渣,不僅能大大降低建材成本,而且具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)家有關(guān)部委已明確規(guī)定禁止使用實(shí)心粘土磚,為其他建筑用磚的使用開拓了廣闊的市場(chǎng)前景。筆者采用蒸壓的方法,利用脫硫灰進(jìn)行了生產(chǎn)蒸壓磚的中試試驗(yàn)研究,為脫硫灰大規(guī)模綜合利用提供參考。2物料的制備和成型在焦作市某磚廠進(jìn)行試驗(yàn),采用蒸壓工藝生產(chǎn)脫硫灰標(biāo)磚,圖1為蒸壓磚生產(chǎn)工藝流程。試驗(yàn)原材料分別為焦作某電廠半干法脫硫灰、電廠爐渣、市售CaO,表1為試驗(yàn)物料化學(xué)成分分析。根據(jù)一定質(zhì)量配比,將水加入原材料中,在攪拌作用下混合均勻,并在保溫倉(cāng)中消化2～4h,使原材料之間消解反應(yīng)完全。消化完全的物料在輪碾機(jī)再次混合,將其壓實(shí)增加塑性,隨后物料進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)磚模具240mm×115mm×53mm進(jìn)行成型,成型壓力為10～40MPa。成型后的物料被送入靜停室靜停4～8h后進(jìn)入蒸壓釜中進(jìn)行養(yǎng)護(hù),磚坯在蒸壓釜內(nèi)養(yǎng)護(hù)分為升溫、恒溫、降溫3個(gè)階段,恒溫蒸壓穩(wěn)定為120℃,蒸養(yǎng)壓力為1.2MPa,恒壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間6h,蒸壓磚出釜養(yǎng)護(hù)1個(gè)月后,按照J(rèn)C239—2001《粉煤灰磚》方法檢測(cè)標(biāo)磚的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度(10塊磚的平均值)。3試驗(yàn)結(jié)果與討論3.1脫硫灰粉的用量對(duì)磚的性能的影響3.1.1脫硫灰摻量對(duì)磚抗壓強(qiáng)度的影響固定CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,改變脫硫灰的用量,測(cè)定蒸壓磚的抗壓強(qiáng)度。圖2為脫硫灰摻量對(duì)磚抗壓強(qiáng)度的影響。由圖2可以看出,在CaO摻量及其它條件一定時(shí),脫硫灰摻量增加,蒸壓磚抗壓強(qiáng)度降低,脫硫灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)由45%增加到65%時(shí),蒸壓磚抗壓強(qiáng)度由22.9MPa降低到16.2MPa。3.1.2脫硫灰蒸壓磚抗折強(qiáng)度m圖3為脫硫灰摻量對(duì)磚抗折強(qiáng)度的影響,由圖3可以看出,蒸壓磚的抗折強(qiáng)度隨脫硫灰摻量增加而降低。對(duì)于脫硫灰蒸壓磚,脫硫灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)由45%增加到65%時(shí),脫硫灰蒸壓磚抗折強(qiáng)度由4.33MPa降低到2.65MPa。因此,生產(chǎn)強(qiáng)度等級(jí)為MU20的脫硫灰蒸壓磚,當(dāng)CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí),脫硫灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過50%。3.2cao的用量對(duì)磚的性能的影響3.2.1cao摻量對(duì)磚抗壓強(qiáng)度的影響圖4為CaO摻量對(duì)脫硫灰蒸壓磚抗壓強(qiáng)度的影響,由圖4可以看出,在脫硫灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%,其它條件一定時(shí),CaO摻量增加,磚的抗壓強(qiáng)度均提高,當(dāng)CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于8%時(shí),磚的抗壓強(qiáng)度均在20.0MPa以上。3.2.2蒸壓磚的抗折強(qiáng)度圖5為CaO摻量對(duì)磚抗折強(qiáng)度的影響,由圖5可以看出,當(dāng)脫硫灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%,CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)由4%增加到14%時(shí),蒸壓磚抗折強(qiáng)度由2.66MPa增加到4.5MPa。當(dāng)CaO摻量大于8%時(shí),抗折強(qiáng)度達(dá)到了4.0MPa以上。因此生產(chǎn)抗壓強(qiáng)度大于20.0MPa,抗折強(qiáng)度大于4.0MPa的脫硫灰蒸壓磚,CaO的摻量應(yīng)大于8%。綜合各種因素條件,生產(chǎn)強(qiáng)度等級(jí)為MU20的脫硫灰蒸壓磚,脫硫灰的摻量可控制在50%左右,CaO的摻量控制在10%左右。4o水化反應(yīng)脫硫灰、爐渣和CaO在加水?dāng)嚢琛⒊尚?、靜停及蒸壓養(yǎng)護(hù)階段,形成具有一定強(qiáng)度的固體。脫硫灰蒸壓磚的強(qiáng)度主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面:第一,CaO水化反應(yīng)產(chǎn)生OH-加速爐渣中玻璃相SiO2的分解和解離生成大量CSH相;第二,CaO水化時(shí)產(chǎn)生的Ca(OH)2及脫硫灰中的石膏等激發(fā)爐渣的活性產(chǎn)生膠凝性;第三,脫硫灰和CaO的鈣物種與鋁酸鹽反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣;第四,爐渣在石灰和硫酸鹽的雙重激發(fā)下,生成各種水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣等礦物,磚坯所在蒸壓釜內(nèi)的濕熱條件促進(jìn)了水化產(chǎn)物的生成,且改善水化產(chǎn)物的結(jié)晶度,使磚坯在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定的強(qiáng)度。5脫硫灰摻量對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的影響以半干法脫硫灰、爐渣、CaO為原料,