混凝土企業(yè)廢水廢渣回收應(yīng)用技術(shù)

1、利用攪拌站廢料漿配制加氣混凝土的工作性能和物理力學(xué)性能研究 一 引言商品混凝土具有技術(shù)質(zhì)量和環(huán)保的優(yōu)勢，在全國大中城市得到了廣泛的推廣應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，荊州市 2014年生產(chǎn)商品混凝土超過 300萬川，但是，混凝土攪拌站在生產(chǎn)商品混凝土的過程中，產(chǎn)生了廢棄的混凝土和清洗攪拌機(jī)和運(yùn)輸車的廢水。為減少廢物排放對環(huán)境的影響，混凝土企業(yè)通常安裝混凝土分離回收設(shè)備對廢棄的混凝土沖洗后分離出砂石料回收利用，然而廢棄的料漿則是沉淀后有待處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 一個(gè)年生產(chǎn)能力為10 萬立方的混凝土攪拌站，僅清洗混凝土攪拌運(yùn)輸設(shè)備（ 60 車次）所形成的漿水每天高達(dá)20-30 立方，其中每清洗一輛混凝土運(yùn)輸車平均需要

2、0.66-1.0立方的水，由于清洗后的廢水里含有膠凝材料強(qiáng)堿物質(zhì)，PH值達(dá)到1214,且不溶物含量約30004500mg/L。本文對湖北楚峰建科集團(tuán)荊州神州商品混凝土有限公司混凝土生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢漿料進(jìn)行了物理化學(xué)性能分析，研究了將廢料漿再次利用的工作性能，并展開相關(guān)應(yīng)用。二 廢漿的主要來源和處理在加氣混凝土和商品混凝土生產(chǎn)中不可避免的會(huì)產(chǎn)生占生產(chǎn)總量7.5 % -15 %的廢料。一般情況下，將加氣混凝土生產(chǎn)中要求將所有切割的廢料和商混站內(nèi)的廢漿料通過打漿機(jī)進(jìn)行循環(huán)多次攪拌，達(dá)到一定的密度的廢料漿后，再用砂漿泵打入廢漿罐內(nèi)供磨砂漿使用。三 廢漿返磨的優(yōu)點(diǎn)1、廢料漿返磨使部分原材料中還沒有完全

3、消化的水泥和砂等原材料將再次被激活，在一定程度上可以改善砂漿在球磨過程中的性能。2、配料時(shí)適當(dāng)增加廢料漿能使?jié)沧⒎€(wěn)定，并可使產(chǎn)量大幅度提高3、提高制品的強(qiáng)度，可生產(chǎn)高端產(chǎn)品。4、廢漿返磨可提高生產(chǎn)環(huán)境，建造無污染綠色廠區(qū)。四 廢水、廢渣的再利用分析1、含固量的測定我們經(jīng)過不定時(shí)取樣測試， 洗車峰值最高含固量可達(dá) 11.013.0 %,下午最小只 有1.0-3.0 %，常規(guī)情況下為 5.0-8.0 %之間。對廢水的測定其密度為 1.035g/cm3, 含固量6.6 %,主要成分：水、水泥、粉煤灰、礦物摻合料、小于0.080mm的細(xì)砂、少許的含泥量（亞甲藍(lán)試驗(yàn)合格）。2、廢水成分分析1234567

4、燒失量SiO2CaoMgoFeo?AI2O3工16.332.5511.363.332.9832.9699.483、細(xì)骨料粒徑分析砂徑10.05.02.51.250.630.3150.160.0800含量048103587750687323500分計(jì)%09.620.611.615.410.013.614.64.6100累計(jì)%0103042576781100區(qū)屬00-1035-565-3585-7195-100100-90一區(qū)砂4、混凝土廢料漿干粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果密度g/ml比表面積行/kg細(xì)度亞甲藍(lán)試3M MB值廢料漿摻里水泥摻量水膠比外加劑摻量2.2670.944.51.015850.351.6廢料漿

5、進(jìn)行亞甲藍(lán)試驗(yàn)，MB=1.Q證明廢料漿是以石粉含量為主的五硅酸鹽混凝土水化產(chǎn)物及物理力學(xué)性能加氣混凝土的結(jié)構(gòu)是由氣孔和孔間壁組成，而孔間壁又是由水化產(chǎn)物，末水化的材 料顆粒及孔隙組成。因此，討論加氣混凝土的強(qiáng)度及其它物理力學(xué)性能，就必須認(rèn) 識(shí)水化產(chǎn)物。如作深入的探討必須具備專業(yè)知識(shí)和專門的手段，這對于工廠生產(chǎn)來 說尚無必要，因此，我們在此只作一般性的討論。一水熱處理過程中的水化產(chǎn)物與物理力學(xué)性能硅酸鹽混凝土在高壓釜中所進(jìn)行的一系列物理化學(xué)反應(yīng)（即水熱反應(yīng)）使硅酸鹽凝土中各組成材料之間在較高溫度下互相反應(yīng)，產(chǎn)生一系列水化產(chǎn)物，如水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣，水化鋁硅酸鈣和水化硫鋁酸鈣等。這些產(chǎn)物將混凝

6、土中各固體顆粒膠 結(jié)在一起，形成牢固的整體結(jié)構(gòu)，賦予混凝土全新的物理化學(xué)性質(zhì)。人們把這一在 水熱條件下合成新的水化產(chǎn)物的過程稱為水熱合成。硅酸鹽混凝土的水熱合成反應(yīng)，本質(zhì)上是石灰的水化產(chǎn)物一Ga（OH 2或水泥中的硅酸三鈣，硅酸二鈣水化時(shí)析出的 C S-H凝膠和Ga（OH）與硅質(zhì)材料中的SiO2、Al2O3 以及水之間的化合反應(yīng)。當(dāng)原料中有石膏時(shí)（主要成份CaSO4）石膏中的CaSO他參與反應(yīng)。因此，我們先來認(rèn)識(shí) CaO SiO2、A12O3與水反應(yīng)的情況及產(chǎn)物。1 CaO SiO2H2O系統(tǒng)用蒸壓合成方法制得的水化硅酸鈣礦物至少有17種，硅酸鹽混凝土中常見的礦物有以下幾種：表11幾中主要的水

7、化硅酸鈣礦物組成鮑格命名泰勒命名礦物組成鮑格命名泰勒命名C2SH0.91.25C2SH (A)a-C 2SHGSH4C2SH2C2SH(II)GSH1.41.5GSH(B)B GSHC2SH1.1CSH(A)燧石CSHGSH0.31.0GSH (C)y GSHC.01.5 C2SH.02.5CSH(B)CSH(I )注：C CaO; S SiO2；H KQ 下文中 A-AI2Q可以看出：以上水化產(chǎn)物主要可以分為雙堿(2個(gè)C)型和單堿(1個(gè)C)型水化產(chǎn)物。(1) CSH(I )CSH(I)是硅酸鹽混凝土中最主要的水化生成物之一，是一種結(jié)晶度較低的單堿水 化硅酸鈣，其晶體呈纖維狀，結(jié)構(gòu)為層狀，與膨

8、脹粘土礦物相似。CSH(I)單礦物有較高的抗壓強(qiáng)度；當(dāng)周圍介質(zhì)相對濕度降低時(shí)引起的干燥脫水使其產(chǎn)生較大的收縮；在 CO2作用下，分解生成高度分散的方解石，強(qiáng)度有較大降低。(2)托勃莫來石(G$H59)托勃莫來石也是硅酸鹽混凝土中最主要的水化生成物，是一種結(jié)晶完好的單堿水化硅酸鈣，在蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長的情況下，半結(jié)晶的CSH(I)可以逐漸變成結(jié)晶良好的托勃莫來石。托勃莫來石的結(jié)晶呈薄片狀。托勃莫來石的強(qiáng)度比 CSH(I)低，但是，在細(xì)小晶體的 CSH(I)中穿插一些托勃莫 來石，其強(qiáng)度比單一 CSH(I )試件高出約一倍，在CO2作用下，也被分解成方解石。但碳化后強(qiáng)度降低減?。煌胁獊硎母稍锸湛s

9、值比CSH(I)要小得多。(3) GSHGSH是堿度的水化硅酸鈣，一般僅存在于蒸壓條件的開始階段，以后就分解成CSH(I)和Ca(OH)2。它和CSH(I) 一樣是纖維狀結(jié)構(gòu)。(4)硬硅鈣石硬硅鈣石是純纖維狀結(jié)構(gòu)的致密礦物，是一種含水量低的單堿水化硅酸鈣，其強(qiáng)度低于CSH（ I ）及托勃莫來石，但干燥收縮值很小。（5）雙堿水化硅酸鈣C2SH（A） 、C2SH（B）、C2SH（C）往往存在于蒸壓開始階段的雙堿水化硅酸鈣，當(dāng)蒸壓時(shí)間延長，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪A水化物，但當(dāng)石灰量較多或水泥較多時(shí)，可能穩(wěn)定存在雙堿水化物。雙堿水化硅酸鈣的強(qiáng)度普遍低于單堿水化物，但其結(jié)晶較好，碳化系數(shù)（碳化后強(qiáng) 度比碳化前強(qiáng)度）高

10、，收縮值小。2 CaO AI 2Q HO系統(tǒng)常溫下，這一系統(tǒng)中的礦物很多，但在高溫水熱處理下，都將轉(zhuǎn)化為C3AH6這是唯一能穩(wěn)定存在的化合物，C3AH呢立方晶體，強(qiáng)度低，但抗碳化性能好，經(jīng)碳化后強(qiáng)度不但不降低，反而有所提高。3 CaO_AI 2O3_ SiO3_H2O水石榴子石是隨著蒸壓溫度的變化及原材料的變化而變化，通常其結(jié)構(gòu)在C3AH6到C3A8之間，顯然變化是因 SinO2代替HbO而成。水石榴子石有很強(qiáng)的結(jié)晶能力，其強(qiáng)度并不高，但其干濕循環(huán)及碳化強(qiáng)度均較高， 強(qiáng)度也在單堿水化物和雙堿水化物之間。4 CaO_AI2O3_CaSO4_H2O（統(tǒng)（ 1）三硫型水化硫鋁酸鈣，晶體呈六角形柱狀或

11、針狀結(jié)晶，當(dāng)其形成時(shí)，固相體積 增加 27 倍。（ 2）單硫型水化硫鋁酸鈣，晶體呈六角形片狀，當(dāng)其形成時(shí)，固相體積不增大。三硫型水化硫鋁酸鈣在 125175 C范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。表 1 2 人工合成的水化硅酸鈣單礦物的性能水化物名稱合成條件末碳化的試件45晝夜碳化的試件立方試樣棱柱試樣立方試樣棱柱試樣溫度(。0時(shí)間體積 密度kg/m3抗壓強(qiáng)度(MPa)體積 密度kg/m3抗壓強(qiáng)度(MPa)體積 密度kg/m3抗壓強(qiáng)度(MPa)體積 密度kg/m3抗壓強(qiáng)度(MPa)托勃莫 來石175241.3232.51.193.21.580.2451.340.85CSH(B)2001201.3316.51.06

12、3.01.710.231.310.20硬硅鈣石2501681.1512.51.007.51.50.1651.270.60200961.131.90.870.151.360.070.970.18C2SH (C)2502401.111.80.980.251.380.1551.330.40表13幾種水化產(chǎn)物的強(qiáng)度及其他性能水化產(chǎn)物抗折強(qiáng)度(MPa)抗凍性碳化收縮合成后碳化后干濕循環(huán)后(次)(%托勃莫來石3.53.02.3182.6CSH(B)4.03.32.6124.0硬硅鈣后8.37.66.0230.96C2SH (A)0.55.01.61050.54C2SH (C)0.82.81.4750.37

13、C3SH62.43.22.60.22CASH1.92.72.30.14二水化產(chǎn)物的綜合強(qiáng)度硅酸鹽混凝土中，其膠凝物質(zhì)不可能是某一種純粹的水化產(chǎn)物，而總是由多種水化 產(chǎn)物的混合相或連續(xù)相組成。因此，有必要對幾種水化產(chǎn)物的綜合強(qiáng)度進(jìn)行討論。楊波爾研究了數(shù)種水化產(chǎn)物以不同比例組成的凝膠物質(zhì)膠結(jié)的試件強(qiáng)度，其中以托勃莫來石+CSH(I )膠結(jié)的試件強(qiáng)度最高(設(shè)其相對強(qiáng)度為了00% ; CSH(I )或CSH(I) +CSH(II )次之(相對強(qiáng)度 5662%;水化鈣鋁黃長石(含 7080% +CSH(I) 再次之(相對強(qiáng)度 2030%;水石榴子石(含 7080% +CSH(I)(含2030%更次之(相

14、對強(qiáng)度1320%; C2AH+水石榴子石最低(相對強(qiáng)度 34%以上只是從強(qiáng)度的角度研究了幾種水化產(chǎn)物組合在一起的性能，而硅酸鹽混凝土的其它的物理力學(xué)性能并不與強(qiáng)度性能一致，因此，需要綜合考慮獲得某種理想 組成的膠凝物質(zhì)。第三節(jié)硅酸鹽混凝土的強(qiáng)度形成生產(chǎn)硅酸鹽混凝土的原材料要求能提供CaO和SiO2o提供CaO的材料有石灰、水泥和粒狀高爐礦渣，水泥和礦渣同時(shí)也提供了部分SiO2;提供SiO2的材料有石英砂、粉煤灰及其它工業(yè)廢渣。不論用什么原材料生產(chǎn)硅酸鹽混凝土，其實(shí)質(zhì)都是CaO與SiO2 在水熱條件下合成水化硅酸鈣，以此作為硅酸鹽混凝土有膠凝物質(zhì)，與尚末反應(yīng)的材料顆粒結(jié)合在一起，構(gòu)成混凝土的整體

15、強(qiáng)度，當(dāng)摻有石膏時(shí)，還有CaSO4M粉煤灰、水泥中含有的 AI2O3等參與反應(yīng)。因此，水化產(chǎn)物還包括水化鋁酸鈣、水 化硫鋁酸鈣等。一原材料的溶解度水化反應(yīng)一般要經(jīng)過原材料在液相中的溶解、過飽和析晶、晶體長大形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)等過程。原材料的溶解，即石灰水化后的Ca(OH)2和砂、粉煤灰中SiO2溶解到液相中，然而結(jié)合為各種組成的水化硅酸鈣。因此，原材料在各種條件下的溶解度，直接影響到水化產(chǎn)物的生成及組成。各種物質(zhì)的溶解度土與溫度相關(guān)。Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而下了降，如下25。0時(shí)，溶解度1.131初/1,99.0 時(shí)為 0.520.60g/1,174.5.C時(shí)為 0.10.15g/1。相

16、反，砂及無定型硅膠的溶解度隨溫度的升高而增加。當(dāng)溫度為 25。C時(shí)，砂的無 定型SiO2溶解度在0.040.1g/1 ,在99。C時(shí)為0.20.3g/1,溶解度極小，但當(dāng)溫 度超過1500 C以后，溶解度迅速增加，在 174.5。C時(shí)，達(dá)到0.60.7g/1。無定型 硅膠的溶解度稍大，在25。C時(shí)就達(dá)0.10.14g/1 ,100。C時(shí)達(dá)0.360.42g/1 ,174.5。 C 時(shí)為 0.70.8g/1 。由此可見，在室溫條件下及至100o C的蒸養(yǎng)條件下，由于砂的溶解度很小，石灰與砂很難反應(yīng)。因此，室溫養(yǎng)護(hù)及蒸養(yǎng)的灰砂制品強(qiáng)度很底，只有將溫度提高到150。C 以上（如 0.8MPa, 17

17、4.5。C; 1.0MPa, 183。C和 1.2MPa,191.C ）,石灰與砂的反應(yīng)激烈進(jìn)行。因此，蒸壓灰砂制品具有較高的強(qiáng)度。粉煤灰中硅鋁玻璃體內(nèi)的SiO2一般稱之為活性硅，可以把這種 SiO2看成無定型硅膠，由于它在 1000 C時(shí)就 具有較大的溶解度，因此，蒸養(yǎng)粉煤灰硅酸鹽制品可獲得一定強(qiáng)度（但在這種溫度在生成的水化產(chǎn)物主要是 CSH（I）,制品的收縮性能等較差。在 174.5 o C,開始大 量生成托勃莫來石時(shí)，制品性能才能得以提高。六 配合比的計(jì)算加氣混凝土之所以能夠具有一定的強(qiáng)度，其根本原因是由于加氣混凝土的基本組成材料中的鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)標(biāo)志著蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下相互作用，氧化鈣與二

18、氧化硅之間進(jìn)行水熱合成反應(yīng)形成新的產(chǎn)物的結(jié)果。因此，為了獲得必要的生成物（包括質(zhì)量和數(shù)量），必須使原材料中的氧化鈣（CaO與二氧化硅（SiO2）成分之間維持一定的比例，使其能夠進(jìn)行充分有效的反應(yīng)，從而達(dá)到使加氣混凝土獲得強(qiáng)度的目的。我們把加氣混凝土原材料中的氧化鈣與二氧化硅之間的這種比例關(guān)系，稱為加氣混凝土的鈣硅化，它是加氣混凝土組成材料中CaO與SiO2的總和的摩爾數(shù)比，寫成 C/S。從我國主要的三種加氣混凝土品種來看，水泥- 礦渣 - 砂加氣混凝土的C/S 在0.54左右；水泥-石灰-粉煤灰加氣混凝土的 C/S在0.8左右；而水泥-石灰-砂加氣 混凝土的C/S 約在 0.7-0.8 之間。

19、1、水料比水在加氣混凝土生產(chǎn)中是很重要的，它既是發(fā)氣反應(yīng)和水熱合成反應(yīng)的參與組份，又是使各物料均勻混合和進(jìn)行各種化學(xué)反應(yīng)的必要介質(zhì)，水量的多少直接關(guān)系到加 氣混凝土生產(chǎn)過程的質(zhì)量。水料比=總用水量/ 基本組成材料干重量2、設(shè)計(jì)體積密度加氣混凝土的體積密度（原稱容重）是加氣混凝土制品的一個(gè)重要物理性能指標(biāo)。加氣混凝土的設(shè)計(jì)體積密度是進(jìn)行配全比計(jì)算的基本根據(jù)之一，代表所設(shè)計(jì)的加氣混凝土制品在完成蒸壓養(yǎng)護(hù)后，單位體積的理論干燥重量。即包括各基本組成材料的干物料總量和制品中非蒸發(fā)水總量（其中包括化學(xué)結(jié)合水和凝膠水）二加氣混凝土的配合比對加氣混凝土而言，確定一個(gè)良好的配合比，必須滿足下列要求：（ 1）制

20、品具有良好的使用性能，符合建筑的要求。（ 2）制品或坯體具有良好好的工藝性能，與工廠生產(chǎn)條件相適應(yīng)。（ 3）所采用的原材料品種少，來源廣泛，價(jià)格低廉，無污染或低污染，并盡可能多利用工業(yè)廢料。水泥 - 石灰 -砂加氣混凝土是歷史最悠久的品種。但各國的配合比因各地材料及經(jīng)濟(jì)因素也各不相同。（ 1）鈣質(zhì)材料在配料中與粉煤灰加氣混凝土有相似的情形，一般來說，石灰用量約占 20-30%，水泥約占10-20%，石灰與水泥總量占40%，相應(yīng)地砂約占60%。（ 2）石膏的用量石膏在水泥- 石灰 - 砂加氣混凝土中與粉煤灰加氣混凝土中的作用不盡相同，其作用主要為對石灰消解的抑制，可以使料漿稠化時(shí)間延長，使料漿溫

21、度上升平緩，有利于形成良好的氣孔結(jié)構(gòu)。通常，石膏用量控制在3%以內(nèi)。三 加氣混凝土的配方計(jì)算在生產(chǎn)絕干體積密度為500kg/ 立方米的產(chǎn)品時(shí)，實(shí)際干物料投料量不小于500kg。配方可根據(jù)配比用：MX=mPX式中：MX- 單位制品中某原材料用量（千克/ 立方米） ；進(jìn)行計(jì)算（當(dāng)加入廢料漿時(shí)，加入量抵硅質(zhì)材料用量）。為了避免二次污染及提高料漿的澆注穩(wěn)定性，配方中往往加入廢料漿，廢料漿的加入方式有兩種，一種是將切除的面包頭、邊料等直接加入料漿罐，另一種則制成一定比重的廢料漿于配料時(shí)投入，前者可以測定含水量后經(jīng)驗(yàn)加入（一般面包頭含水率波動(dòng)不很大），而后一種則可根據(jù)各種材料的比重及配比計(jì)算廢料漿的干物料

22、量。水泥 - 石灰-砂加氣混凝土的廢料比重為1.2-1.25 （ kg/1 ）1 、原材料及其技術(shù)要求砂：符合 JC/T 622 要求，其中 SiO2）85%, Cl - 0 0.03 % ,云母0 1%, SO02 % ,粘土0 8%。水泥： 42.5 級(jí)，符合JC/T 622 要求。鋁粉膏：符合JC/T 407 要求。石灰：符合 JC/T 612 要求。其中 A （Cao+MgO > 65 % ,Mgo< 8 % ,Sio 2<8% ,CO2 <7%，消化速度5-15min,消化溫度60-90 C ,細(xì)度：0.08mm方孔篩篩余不大于 20 % 0石膏：CaSO含量 38% -42 %。2、廢料漿加氣混凝土工藝參數(shù)和強(qiáng)度值。設(shè)定生產(chǎn)時(shí)的加氣混凝土配合比和技術(shù)參數(shù)（年產(chǎn)20 萬方） ；設(shè)計(jì)級(jí)別B06、A3.5,模具體積4.035m3。成品體積：4吊。工藝控制參數(shù)：漿密度1.62kg/L ,混合漿