固體廢物資源化課件3

1、3 3固體廢物資源化技術(shù)固體廢物資源化技術(shù)3.13.1固體廢物的分選技術(shù)固體廢物的分選技術(shù)3.23.2固體廢物的化學(xué)浸出技術(shù)固體廢物的化學(xué)浸出技術(shù)3.33.3固體廢物的生物處理技術(shù)固體廢物的生物處理技術(shù)3.43.4固體廢物的熱轉(zhuǎn)化技術(shù)固體廢物的熱轉(zhuǎn)化技術(shù)3.53.5固體廢物制備建筑材料技術(shù)固體廢物制備建筑材料技術(shù)3.13.1固體廢物的分選技術(shù)固體廢物的分選技術(shù) 固體廢物的分選就是將固體廢物中各種固體廢物的分選就是將固體廢物中各種可回收利用廢物或不利于后續(xù)處理工藝要求的可回收利用廢物或不利于后續(xù)處理工藝要求的廢物組分采用適當(dāng)技術(shù)分離出來的過程，包括廢物組分采用適當(dāng)技術(shù)分離出來的過程，包括: :

2、（1）手工檢選：適用于廢物產(chǎn)源地、收）手工檢選：適用于廢物產(chǎn)源地、收集站、處理中心、轉(zhuǎn)運(yùn)站或處置場。目前，集站、處理中心、轉(zhuǎn)運(yùn)站或處置場。目前，手工撿選大多數(shù)集中在轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理中心的手工撿選大多數(shù)集中在轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理中心的廢物傳送帶兩旁。廢物傳送帶兩旁。 （2 2）機(jī)械分選：方法很多，應(yīng)用范圍較）機(jī)械分選：方法很多，應(yīng)用范圍較廣。但機(jī)械分選大多要在廢物分選前進(jìn)行預(yù)廣。但機(jī)械分選大多要在廢物分選前進(jìn)行預(yù)處理，一般至少需經(jīng)過破碎處理。處理，一般至少需經(jīng)過破碎處理。 機(jī)械分選方法：篩選、風(fēng)選、浮選、磁選、機(jī)械分選方法：篩選、風(fēng)選、浮選、磁選、電選、摩擦和彈跳分選、光電分選和渦流分選等電選、摩擦和彈跳分

3、選、光電分選和渦流分選等等。具體方法根據(jù)廢物組成中各種物質(zhì)的性質(zhì)差等。具體方法根據(jù)廢物組成中各種物質(zhì)的性質(zhì)差異選擇確定。異選擇確定。 一、篩選：按粒度分選的技術(shù)一、篩選：按粒度分選的技術(shù)棒條篩棒條篩格篩格篩滾筒篩滾筒篩振動篩振動篩（1 1）篩選原理）篩選原理 為了使粗細(xì)物料通過篩面分離，必須使物為了使粗細(xì)物料通過篩面分離，必須使物料和篩面之間具有適當(dāng)?shù)南鄬\(yùn)動！料和篩面之間具有適當(dāng)?shù)南鄬\(yùn)動！ 物料分層：篩面上的物料層處于松散狀態(tài)。物料分層：篩面上的物料層處于松散狀態(tài)。形成粗粒位于上層，細(xì)粒位于下層的規(guī)則排列，形成粗粒位于上層，細(xì)粒位于下層的規(guī)則排列，細(xì)粒到達(dá)篩面并透過篩孔。細(xì)粒到達(dá)篩面并透過

4、篩孔。 細(xì)粒透篩：使堵在篩孔上的顆粒脫離篩孔細(xì)粒透篩：使堵在篩孔上的顆粒脫離篩孔，以利于細(xì)粒透過篩孔。，以利于細(xì)粒透過篩孔。物料分層是完成分離的條件，細(xì)粒透篩是分離的目的。物料分層是完成分離的條件，細(xì)粒透篩是分離的目的。 細(xì)粒透篩時，盡管粒度都小于篩孔，但它細(xì)粒透篩時，盡管粒度都小于篩孔，但它們透篩的難易程度卻不同。們透篩的難易程度卻不同。 粒度小于篩孔粒度小于篩孔3/43/4的顆粒：易篩粒的顆粒：易篩粒 粒度大于篩孔粒度大于篩孔3/43/4的顆粒：難篩粒的顆粒：難篩粒（2 2）篩分效率）篩分效率入篩固體廢物入篩固體廢物Q Q，篩下產(chǎn)品篩下產(chǎn)品Q Q1 1，篩上產(chǎn)品篩上產(chǎn)品Q Q2 2，) 3

5、4() 24(2121QQQQQQ) 14(%1001QQEQQ1%100E二、風(fēng)選二、風(fēng)選: :按密度分選按密度分選 圖圖3.53.5顆粒在靜止介質(zhì)中的受力分析顆粒在靜止介質(zhì)中的受力分析G Go o=G=GP=VP=V s sg gV V g g= V(= V( s s )g)g根據(jù)牛頓定律：根據(jù)牛頓定律：dtdvmRGo22vdR 而有效重力，有效重力， G Go o空氣阻力，空氣阻力， R R沉降速度，沉降速度，V V606020gdvdvgdtdvssssssdfgdv,60sssssssodvgdvdgdVvdgVmRGdtdv2322322666)(則有：增加：增加：上升氣流上升氣

6、流水平氣流水平氣流沉降末速沉降末速 固體顆粒實際沉降速度固體顆粒實際沉降速度v=vv=v0 0u ua a 當(dāng)當(dāng)v0v0，顆粒向下作沉降運(yùn)動；顆粒向下作沉降運(yùn)動； 當(dāng)當(dāng)v=0v=0，顆粒作懸浮運(yùn)動；顆粒作懸浮運(yùn)動； 當(dāng)當(dāng)v0v38381010-6-6 cmcm3 3/g/g；弱磁性物質(zhì)，弱磁性物質(zhì)，x x0 0= =（0.190.197.57.5）1010-6-6 cm cm3 3/g/g；非磁性物質(zhì)，非磁性物質(zhì)，x x0 00.191000T1000，供熱方式，供熱方式幾乎都是直接加熱幾乎都是直接加熱 低溫?zé)峤猓旱蜏責(zé)峤猓?T T 600600。農(nóng)業(yè)、林。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工后的廢物用來

7、生產(chǎn)低業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工后的廢物用來生產(chǎn)低硫低灰的炭，生產(chǎn)出的炭視其原料和加硫低灰的炭，生產(chǎn)出的炭視其原料和加工的深度不同，可作不同等級的活性炭工的深度不同，可作不同等級的活性炭和水煤氣原料。和水煤氣原料。 （3 3）熱解反應(yīng)器）熱解反應(yīng)器 包括：固定床、流化床、旋轉(zhuǎn)爐、分段爐等包括：固定床、流化床、旋轉(zhuǎn)爐、分段爐等 圖圖3-49 3-49 典型的固定燃燒床熱解反應(yīng)器典型的固定燃燒床熱解反應(yīng)器底物流底物流氣體氣體9393315315氣流氣流高溫分解高溫分解融渣或灰渣融渣或灰渣固體廢物固體廢物98098016501650預(yù)熱的空預(yù)熱的空氣或氣或O O2 2干燥和預(yù)熱干燥和預(yù)熱水蒸汽水蒸汽圖圖3-5

8、0 3-50 流化床熱解反應(yīng)器流化床熱解反應(yīng)器1400140018001800排出氣體排出氣體98098016501650破碎的破碎的固體廢物固體廢物灰渣灰渣熱燃料熱燃料蒸汽蒸汽預(yù)熱的預(yù)熱的空氣或空氣或O O2 2廢物廢物燒嘴燒嘴燃燒室燃燒室蒸餾容器蒸餾容器燃燃燒燒氣氣體體鍋爐鍋爐殘渣卸出殘渣卸出燃料氣體再循環(huán)燃料氣體再循環(huán)圖圖3-51 3-51 回轉(zhuǎn)爐熱解反應(yīng)器回轉(zhuǎn)爐熱解反應(yīng)器 （a a）固體廢物熱分解塔固體廢物熱分解塔 ( (b)b)固形炭燃燒塔固形炭燃燒塔 熱熱分分解解爐爐燃燃燒燒爐爐燃燒器出口燃燒器出口固體廢物固體廢物流化氣體流化氣體空氣空氣殘渣殘渣殘渣殘渣產(chǎn)品氣體產(chǎn)品氣體產(chǎn)品氣體產(chǎn)品

9、氣體固體廢物固體廢物加料器加料器燃料氣體燃料氣體熱分解槽熱分解槽流化用的蒸汽流化用的蒸汽旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器氣體冷卻氣體冷卻洗滌器洗滌器去除焦油去除焦油炭炭燃燃燒燒爐爐空氣空氣輔助燃料輔助燃料流化用蒸汽流化用蒸汽燃燒氣體燃燒氣體洗滌裝置洗滌裝置排氣口排氣口殘渣殘渣殘渣殘渣分離器分離器輔助燃料爐輔助燃料爐圖圖3-52 3-52 雙塔循環(huán)式流化床熱解裝置雙塔循環(huán)式流化床熱解裝置二、固體廢物的焚燒二、固體廢物的焚燒 有機(jī)物有機(jī)物或或可燃無機(jī)物可燃無機(jī)物+ +O O2 2 = CO= CO2 2+H+H2 2O+O+其它簡單無機(jī)物其它簡單無機(jī)物+ +熱量熱量某種廢物的某種廢物的熱量熱量= =某種廢物的

10、某種廢物的熱值熱值該種廢物的該種廢物的重量重量 固體廢物的熱值固體廢物的熱值熱值熱值：單位質(zhì)量的固體廢物：單位質(zhì)量的固體廢物完全完全燃燒所釋放出來的熱量，燃燒所釋放出來的熱量，kJ/kgkJ/kg 表表6.1 6.1 城市垃圾與幾種典型燃料的熱值與起燃溫度，城市垃圾與幾種典型燃料的熱值與起燃溫度，kJ/kgkJ/kg廢廢物物煤矸石煤矸石蕪湖垃圾蕪湖垃圾19971997常州垃圾常州垃圾19971997杭州垃圾杭州垃圾19971997廣州垃圾廣州垃圾19961996上海污水廠上海污水廠污泥污泥熱熱值值8008008000800028632863300730074452445244124412146

11、0014600 根據(jù)經(jīng)驗，城市垃圾的熱值大于根據(jù)經(jīng)驗，城市垃圾的熱值大于33503350kJ/kgkJ/kg時，燃燒過程無需加輔助時，燃燒過程無需加輔助燃料，易于實現(xiàn)自燃燒。燃料，易于實現(xiàn)自燃燒。 （1 1）固體廢物焚燒的原理）固體廢物焚燒的原理熱值的計算熱值的計算 方法方法通過元素組成作近似計算通過元素組成作近似計算 通過比例求和法計算通過比例求和法計算 高位熱值：也稱為高位熱值：也稱為粗粗熱值，熱值，HHVHHV熱值有兩種表示法熱值有兩種表示法低位熱值：也稱為低位熱值：也稱為凈凈熱值，熱值，NHVNHV有機(jī)物有機(jī)物+ +O O2 2 = CO= CO2 2 + H+ H2 2O O（l l

12、） + + NHVNHV重量重量有機(jī)物有機(jī)物+ +O O2 2 = CO= CO2 2 + H+ H2 2O O（g g） + + HHVHHV重量重量方法一方法一、通過元素組成作近似計算通過元素組成作近似計算195 .35924202FClHOHHHVNHVSClOHCmmmmmNHV450076031450001400032. 2通過氧彈通過氧彈測熱儀測測熱儀測量量 焚燒產(chǎn)物含焚燒產(chǎn)物含水量，水量，% % H H、ClCl、F F為廢為廢物中含量，物中含量，% % 若若廢物的元素組成已知廢物的元素組成已知，則可利用，則可利用DulongDulong方程式方程式近似計算出低位熱值：近似計算出

13、低位熱值： m mC C、m mH H、m mO O、m mClCl、m mS S 分別代表碳、氫、氧、氯和硫的分別代表碳、氫、氧、氯和硫的摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量 方法二方法二、通過比例求和法計算通過比例求和法計算 如果混合固體廢物如果混合固體廢物總重總重已知，廢物中已知，廢物中各組各組成物的重量成物的重量和和熱值熱值已測定，則混合固體廢物的熱已測定，則混合固體廢物的熱值可用下式計算：值可用下式計算：固體廢物總重各組成物重量）（各組成物熱值固體廢物總熱值焚燒焚燒固體廢物固體廢物獲得獲得的總的總熱量熱量 = = 固體廢物總固體廢物總熱值熱值參與焚燒的參與焚燒的固體廢物總固體廢物總重量重量 實際上，焚燒

14、過程是在實際上，焚燒過程是在焚燒裝置焚燒裝置中進(jìn)行的。中進(jìn)行的。由于空氣的對流輻射、可燃部分的未完全燃燒、由于空氣的對流輻射、可燃部分的未完全燃燒、殘渣中的顯熱以及煙氣的顯熱等原因都會造成熱殘渣中的顯熱以及煙氣的顯熱等原因都會造成熱能的損失。因此，焚燒后可以利用的熱量應(yīng)從焚能的損失。因此，焚燒后可以利用的熱量應(yīng)從焚燒反應(yīng)產(chǎn)生的總熱量中減去燒反應(yīng)產(chǎn)生的總熱量中減去各種熱損失各種熱損失，計算公，計算公式為：式為：各種熱損失焚燒獲得的總熱量量焚燒后實際可利用的熱例例1 某固體廢物含可燃物某固體廢物含可燃物60%，水分，水分20%、惰性物、惰性物20%。固體。固體廢物的元素組成為碳廢物的元素組成為碳2

15、8%、氫、氫4%，氧，氧23%、氮、氮4%、硫、硫1%、水分、水分20%、灰分、灰分20%。假設(shè)固體廢物的熱值為。假設(shè)固體廢物的熱值為11630kJ/kg；爐柵殘爐柵殘渣含碳量渣含碳量5%；進(jìn)人爐膛的廢物溫度為；進(jìn)人爐膛的廢物溫度為65，離開爐柵，離開爐柵殘渣殘渣的溫度的溫度為為650；殘渣的比熱為殘渣的比熱為0.323kJ/(kg)；水的水的汽化潛熱汽化潛熱2420kJ/kg；輻射損失輻射損失為總爐膛輸入熱量的為總爐膛輸入熱量的0.5%；碳的熱值為；碳的熱值為32564kJ/kg，試計算這種廢物燃燒后試計算這種廢物燃燒后可利用的熱量可利用的熱量。焚燒焚燒廢物廢物空氣空氣廢氣廢氣殘渣殘渣各種熱

16、損失總熱量實際可利熱量kJ11630111630總熱量解：設(shè)參與燃燒的固體廢物為解：設(shè)參與燃燒的固體廢物為 l kg l kg 殘渣帶走的熱熱輻射水的汽化潛熱碳未完全燃燒各種熱損失kg0105. 02 . 005. 012 . 0惰性物量殘渣量碳未完全燃燒的量總水量總水量=廢物原料含水量廢物原料含水量+原料中原料中H、O結(jié)合生成水量結(jié)合生成水量 =120%+14%9=0.56kg焚燒產(chǎn)物焚燒產(chǎn)物 有害有機(jī)廢物，經(jīng)焚燒處理后要求：主要有害有機(jī)有害有機(jī)廢物，經(jīng)焚燒處理后要求：主要有害有機(jī)組成物的破壞去除率（組成物的破壞去除率（destruction and removal destruction

17、and removal efficiencyefficiency，簡寫為簡寫為DREDRE）應(yīng)達(dá)到應(yīng)達(dá)到99.9%99.9%以上。以上。%100度有害組成物的重量或濃進(jìn)入焚燒爐的主要有機(jī)度有害組成物的重量或濃排出焚燒爐的主要有機(jī)有害組成物重量或濃度進(jìn)入焚燒爐的主要有機(jī)DRE金屬鹽部分氫化物簡單氧化物有機(jī)物完全燃燒2O惡臭中間降解物完全燃燒產(chǎn)物有機(jī)物未完全燃燒2O有機(jī)硫化物有機(jī)硫化物或氮化物或氮化物二惡英等二惡英等進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)或或或或或CWCWCWCWCWDRE1廢物在焚燒爐中停留時間的計算廢物在焚燒爐中停留時間的計算 固體廢物在焚燒爐內(nèi)的固體廢物在焚燒爐內(nèi)的停留時間停留時間：指固體廢物

18、從進(jìn)：指固體廢物從進(jìn)爐開始到焚燒結(jié)束爐渣從爐中排出所需的時間。爐開始到焚燒結(jié)束爐渣從爐中排出所需的時間。kCdtdC為簡化起見，常假設(shè)焚燒反應(yīng)為一級反應(yīng)，按照化為簡化起見，常假設(shè)焚燒反應(yīng)為一級反應(yīng)，按照化學(xué)動力學(xué)理論，其反應(yīng)動力學(xué)方程可用下式表示：學(xué)動力學(xué)理論，其反應(yīng)動力學(xué)方程可用下式表示：在時間在時間0 0t t，濃度從濃度從C CA0A0C CA A變化范圍內(nèi)積分，則上式變?yōu)椋鹤兓秶鷥?nèi)積分，則上式變?yōu)椋?ktCCAA0lnRTEAek例例2 2 試計算在試計算在800800的焚燒爐中焚燒氯苯，當(dāng)?shù)姆贌隣t中焚燒氯苯，當(dāng)DREDRE分別為分別為99%99%、99.9%99.9%、99.99%

19、99.99%時的停留時間。時的停留時間。)(407.331034. 111073987. 17660017seAekRTE407.33%)1ln(%1ln%)1ln(ln0DREkDREtktDREktCCAA）（因此：有：，根據(jù)解：已知解：已知T=800T=800，查表得：查表得：A=1.34A=1.3410101717，E=76600 E=76600 可得：可得：t t99%99%=0.1378(s)=0.1378(s) t t99.9%99.9%=0.2068(s) =0.2068(s) t t99.99%99.99%=0.2757(s)=0.2757(s)習(xí)題：習(xí)題：試計算在試計算在9

20、00900的焚燒爐中焚燒甲苯，當(dāng)焚燒時間的焚燒爐中焚燒甲苯，當(dāng)焚燒時間分別為分別為0.10.1S S、0.3s0.3s時的時的DREDRE。當(dāng)甲苯的。當(dāng)甲苯的DREDRE要求要求99.99%,99.99%,甲甲苯在爐內(nèi)的停留時間為多少苯在爐內(nèi)的停留時間為多少?(?(甲苯的甲苯的A=2.28 A=2.28 10101313，E=56500kcal/E=56500kcal/（g.mol)g.mol)，R=1.987kcal/(g.mol.k)R=1.987kcal/(g.mol.k)(373.391034. 111173987. 15650017seAekRTEktAAeDREktDREktCC1

21、%)1ln(ln0因此：有：，根據(jù)373.39%)99.991ln(%1ln%99.99kDREt）（理論燃燒溫度的計算理論燃燒溫度的計算燃燒反應(yīng)是由許多單個反應(yīng)組成的復(fù)雜的化學(xué)過程燃燒反應(yīng)是由許多單個反應(yīng)組成的復(fù)雜的化學(xué)過程。它包括放熱反應(yīng)，也有吸熱反應(yīng)。它包括放熱反應(yīng)，也有吸熱反應(yīng)。當(dāng)燃燒系統(tǒng)處于當(dāng)燃燒系統(tǒng)處于絕熱狀態(tài)絕熱狀態(tài)時，焚燒釋放出的全部熱時，焚燒釋放出的全部熱量使焚燒量使焚燒產(chǎn)物（廢氣）產(chǎn)物（廢氣）達(dá)到的溫度稱為達(dá)到的溫度稱為理論燃燒溫度理論燃燒溫度，即，即絕熱火焰溫度絕熱火焰溫度T T。在實際工作中常?？筛鶕?jù)實踐經(jīng)驗，運(yùn)用在實際工作中常?？筛鶕?jù)實踐經(jīng)驗，運(yùn)用近似法加以估算近似法

22、加以估算。298298TCmTCmNHVPePP廢氣質(zhì)廢氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)量分?jǐn)?shù)近似熱容近似熱容在在161100 161100 C CP P=1.254kJ/=1.254kJ/（kg. kg. )廢氣中過量廢氣中過量空氣質(zhì)量分空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)絕熱火絕熱火焰溫度焰溫度T T 在溫度為在溫度為25，許多，許多烴類化合物烴類化合物燃燒產(chǎn)生凈熱燃燒產(chǎn)生凈熱值為值為4.18kJ時，約需理論空氣量時，約需理論空氣量(mst)1.5103kg。C Cn nH H2n+2 2n+2 + O+ O2 2 = CO= CO2 2 + H+ H2 2O + NHVO + NHV 1.51.510103 3kg kg 4.18

23、4.18kJkJ m mst NHVst NHV廢物廢物 + + 輔助燃料輔助燃料 + + 空氣空氣( (O O2 2) ) = = 廢氣廢氣 + + 過量空氣過量空氣 + + 熱量熱量 m mp p m me eNHVNHVmst431059. 318. 4105 . 1298298TCmTCmNHVPePP298)1 (1059. 31 254. 14NHVEANHVT由上式可得：m mp p=1+m=1+mstst=1+3.59 =1+3.59 1010-4-4NHVNHV設(shè)空氣過量率為設(shè)空氣過量率為 EAEA，則：則：m me e=EA =EA m mstst= = 3.59 3.59

24、 1010-4-4NHV NHV EAEA例例 擬在廢物焚燒爐中焚燒氯苯（擬在廢物焚燒爐中焚燒氯苯（C C6 6H H5 5ClCl），），采用過量空氣采用過量空氣100%100%，請核算一下其操作溫度是否，請核算一下其操作溫度是否會超過爐子的允許溫度會超過爐子的允許溫度11501150？)7604500014000(32. 2450076031450001400032. 2ClHcSClOHCmmmmmmmmNHV298)1 (1059. 31 254. 14NHVEANHVT（2 2）固體廢物的焚燒設(shè)備）固體廢物的焚燒設(shè)備二、焚燒設(shè)備二、焚燒設(shè)備 目前世界上焚燒爐的型號已達(dá)目前世界上焚燒爐

25、的型號已達(dá)200200多種，其多種，其中較廣泛應(yīng)用爐型中較廣泛應(yīng)用爐型流化床焚燒爐流化床焚燒爐機(jī)械爐排焚燒爐機(jī)械爐排焚燒爐回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐多段焚燒爐多段焚燒爐按燃燒方式按燃燒方式排氣口排氣口加料口加料口通風(fēng)通道通風(fēng)通道熱熱風(fēng)風(fēng)爐爐主燃燒嘴主燃燒嘴軸驅(qū)動馬達(dá)軸驅(qū)動馬達(dá)軸冷卻用鼓風(fēng)機(jī)軸冷卻用鼓風(fēng)機(jī)熱風(fēng)分配器熱風(fēng)分配器冷卻用空氣冷卻用空氣焚燒焚燒干燥干燥廢物廢物傳送帶傳送帶去集塵器去集塵器抽風(fēng)機(jī)抽風(fēng)機(jī)冷卻空氣冷卻空氣尾氣再燃燒尾氣再燃燒噴嘴噴嘴殘渣殘渣再利用再利用燃燒用空氣燃燒用空氣噴嘴噴嘴逆流式旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐逆流式旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐 吊車吊車機(jī)械爐排機(jī)械爐排抓斗抓斗爐體爐體裝料裝料通道通道廢熱

26、鍋爐廢熱鍋爐出灰機(jī)出灰機(jī)并列搖動式并列搖動式臺階往復(fù)式臺階往復(fù)式逆動式逆動式臺階式臺階式履帶式履帶式滾筒式滾筒式燃燒氣體（煙氣）燃燒氣體（煙氣）助燃器助燃器流動媒體流動媒體散氣板散氣板二燃室二燃室供料器供料器二次助燃空氣噴射口二次助燃空氣噴射口流動媒體流動媒體( (砂砂) )循環(huán)裝置循環(huán)裝置不燃物排出裝置不燃物排出裝置振動分選振動分選不燃物排出管不燃物排出管流動空氣流動空氣廢物廢物3.53.5固體廢物制備建筑材料技術(shù)固體廢物制備建筑材料技術(shù) 建筑材料種類很多，包括：膠凝材料、磚、建筑材料種類很多，包括：膠凝材料、磚、砌塊、玻璃、陶瓷、鑄石、骨料等等。砌塊、玻璃、陶瓷、鑄石、骨料等等。產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)技

27、術(shù) 一、一、膠凝材料膠凝材料 指在一定條件下經(jīng)過自身的一系列物理化指在一定條件下經(jīng)過自身的一系列物理化學(xué)作用，能將砂子、磚、石塊、砌塊或塊狀材學(xué)作用，能將砂子、磚、石塊、砌塊或塊狀材料粘結(jié)成為具有一定強(qiáng)度的整體的材料。料粘結(jié)成為具有一定強(qiáng)度的整體的材料。按硬化條件按硬化條件氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化、發(fā)展，并保持其強(qiáng)度?；?、發(fā)展，并保持其強(qiáng)度。水硬性膠凝材料：能在空氣中硬化，水硬性膠凝材料：能在空氣中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)又能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度。發(fā)展其強(qiáng)度。膠凝材料包括兩類：膠凝材料包括兩類： 水硬性膠凝材料：水泥水硬性膠

28、凝材料：水泥 水泥是最重要的建筑材料之一，它和鋼材、水泥是最重要的建筑材料之一，它和鋼材、木材是基本建設(shè)的三大材料。木材是基本建設(shè)的三大材料。 水泥的品種很多，一般可分為硅酸鹽類、鋁水泥的品種很多，一般可分為硅酸鹽類、鋁酸鹽類、硫酸鹽類、磷酸鹽類、硫鋁酸鹽類、鐵酸鹽類、硫酸鹽類、磷酸鹽類、硫鋁酸鹽類、鐵鋁酸鹽類、氟鋁酸鹽類等。在建筑工程中應(yīng)用最鋁酸鹽類、氟鋁酸鹽類等。在建筑工程中應(yīng)用最多的是硅酸鹽類水泥，其制備工藝為：多的是硅酸鹽類水泥，其制備工藝為：石灰石石灰石+ +粘土粘土+ +鐵礦粉鐵礦粉硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥水泥熟料水泥熟料水泥生料水泥生料粉磨機(jī)粉磨機(jī)煅燒爐煅燒爐粉磨機(jī)粉磨機(jī)石膏石膏 硅

29、酸鹽水泥：硅酸鹽水泥：指以指以硅酸鈣硅酸鈣為主要成分的各種水為主要成分的各種水泥的總稱，國外通稱為泥的總稱，國外通稱為波特蘭水泥波特蘭水泥。圖圖3-59 3-59 硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程OHSiOOAlOHSiOOAlCOMgOMgCOCOCaOCaCO2232223223232222粘土石灰石323232322222222222322OFeCaOOFeCaOOAlCaOOAlCaOSiOCaOCaOSiOCaOSiOCaOCaOSiOCaOSiOCaOSiOCaO表表3-10 3-10 硅酸鹽水泥熟料主要礦物及其含量硅酸鹽水泥熟料主要礦物及其含量礦物名稱礦物名稱化學(xué)成分

30、化學(xué)成分縮寫符號縮寫符號含量，含量，%硅酸三鈣硅酸三鈣硅酸二鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O34CaOAl2O3Fe2O3C3SC2SC3AC4AF446218305121018 水泥是上述幾種熟料礦物，另加石膏的混合物，改變熟水泥是上述幾種熟料礦物，另加石膏的混合物，改變熟料之間的比例，水泥的性質(zhì)將會發(fā)生相應(yīng)的變化。如提高料之間的比例，水泥的性質(zhì)將會發(fā)生相應(yīng)的變化。如提高C C3 3S S、C C3 3A A的含量，可制成快硬高強(qiáng)水泥；降低的含量，可制成快硬高強(qiáng)水泥；降低C C3 3S S、C C3 3A A的含的含量，適當(dāng)提高量

31、，適當(dāng)提高C C2 2S S含量，則可制得水化熱小的大壩水泥。含量，則可制得水化熱小的大壩水泥。二、二、墻體材料墻體材料包括普通磚、空心磚和建筑砌塊等包括普通磚、空心磚和建筑砌塊等（1 1）普通磚：）普通磚：孔洞率不大于孔洞率不大于15%15%或沒有孔洞的磚。或沒有孔洞的磚。普通磚普通磚燒結(jié)磚：燒結(jié)磚：經(jīng)焙燒而成的磚稱為燒結(jié)磚。以粘土、經(jīng)焙燒而成的磚稱為燒結(jié)磚。以粘土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成的普通實心磚，一般為成的普通實心磚，一般為矩形體矩形體，標(biāo)準(zhǔn)尺寸是，標(biāo)準(zhǔn)尺寸是240240mmmm115mm115mm53mm53mm。 蒸養(yǎng)（壓

32、）磚蒸養(yǎng)（壓）磚：經(jīng)常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)硬化而：經(jīng)常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)硬化而成的磚稱為蒸養(yǎng)（壓）磚，如灰砂磚、粉煤灰成的磚稱為蒸養(yǎng)（壓）磚，如灰砂磚、粉煤灰磚、爐渣磚等。磚、爐渣磚等。原料原料配料調(diào)制配料調(diào)制制坯制坯干燥干燥焙燒焙燒燒結(jié)磚燒結(jié)磚90090010501050（2 2）空心磚：孔洞率大于）空心磚：孔洞率大于15%15%的磚。的磚。 普通粘土磚容重較大，使建筑物的自重增大。普通粘土磚容重較大，使建筑物的自重增大。粘土空心磚的出現(xiàn)，克服了這一缺點(diǎn)，同時改善了粘土空心磚的出現(xiàn)，克服了這一缺點(diǎn)，同時改善了磚的絕熱和隔聲的性能，節(jié)省制坯粘土磚的絕熱和隔聲的性能，節(jié)省制坯粘土202030%30%，

33、節(jié)，節(jié)省燃料省燃料101020%20%，干燥和焙燒的時間短，易于焙燒均，干燥和焙燒的時間短，易于焙燒均勻，燒成率高，同時可減輕自重勻，燒成率高，同時可減輕自重1/41/41/31/3，提高工，提高工效效40%40%，降低造價，降低造價20%20%。因此，空心磚發(fā)展十分迅速。因此，空心磚發(fā)展十分迅速?？招拇u空心磚燒結(jié)多孔磚：經(jīng)焙燒而成的孔洞率大于或燒結(jié)多孔磚：經(jīng)焙燒而成的孔洞率大于或等于等于15%15%、用于砌筑墻體的承重用磚、用于砌筑墻體的承重用磚 燒結(jié)空心磚燒結(jié)空心磚 ：經(jīng)焙燒而成的孔洞率大于或：經(jīng)焙燒而成的孔洞率大于或等于等于35%35%作填充非承重用的磚。作填充非承重用的磚。 圖圖3-6

34、1 3-61 兩種類型的燒結(jié)多孔磚兩種類型的燒結(jié)多孔磚 多孔磚為多孔磚為大面有孔洞大面有孔洞的磚，的磚，孔多而小?？锥喽?。多孔磚為直角六面體。多孔磚為直角六面體。 有兩種規(guī)格：有兩種規(guī)格：190190mmmm（長）長）190190mmmm（寬）寬）9090mmmm（厚）厚）（M M） 240240mmmm（長）長）115 115 mmmm（寬）寬）90 90 mmmm（厚）厚）（P P）圖圖3-62 3-62 燒結(jié)空心磚的外形燒結(jié)空心磚的外形長度（長度（l l）不不超過超過365365mmmm寬度（寬度（b b）不不超過超過240240mmmm高度（高度（h h）不不超過超過115115mm

35、mm （3 3）建筑砌塊：用混凝土為主要原料生產(chǎn)的）建筑砌塊：用混凝土為主要原料生產(chǎn)的中、小型塊狀墻體材料，一般為直角六面體。中、小型塊狀墻體材料，一般為直角六面體。 砌塊高度一般不大于長度或?qū)挾鹊钠鰤K高度一般不大于長度或?qū)挾鹊? 6倍，長度不超過高度的倍，長度不超過高度的3 3倍。根據(jù)需要也倍。根據(jù)需要也可生產(chǎn)各種異形砌塊?？缮a(chǎn)各種異形砌塊。按產(chǎn)品主按產(chǎn)品主規(guī)格的尺寸規(guī)格的尺寸大型砌塊：高度大于大型砌塊：高度大于980980mmmm中型砌塊：高度為中型砌塊：高度為380380980980mmmm小型砌塊：高度為小型砌塊：高度為115115380380mmmm砌塊，按用途砌塊，按用途承重砌塊

36、承重砌塊非承重砌塊非承重砌塊按有無孔洞按有無孔洞實心砌塊：無孔洞或空心率小于實心砌塊：無孔洞或空心率小于25%25%空心砌塊：空心率空心砌塊：空心率25%25%按材質(zhì)按材質(zhì)硅酸鹽砌塊硅酸鹽砌塊輕骨料混凝土砌塊輕骨料混凝土砌塊加氣混凝土砌塊加氣混凝土砌塊混凝土砌塊混凝土砌塊圖圖3-63 3-63 中型空心砌塊中型空心砌塊 以水泥或煤矸石無熟料水泥，配以一定比例的以水泥或煤矸石無熟料水泥，配以一定比例的集料制成的集料制成的空心率大于或等于空心率大于或等于25%25%的砌塊。的砌塊。 中型空心砌塊可分為水泥混凝土中型空心砌塊中型空心砌塊可分為水泥混凝土中型空心砌塊和煤矸石硅酸鹽中型空心砌塊。和煤矸石

37、硅酸鹽中型空心砌塊。 其規(guī)格長度為：其規(guī)格長度為：500500、600600、800800、10001000mmmm；寬寬度：度：200200、240240mmmm；高度：高度：400400、450450、800800、900900mmmm。 圖圖3-64 3-64 幾種混凝土小型空心砌塊外形示意圖幾種混凝土小型空心砌塊外形示意圖 三、玻璃三、玻璃 玻璃是一種由熔融物過冷而獲得的無定形非結(jié)玻璃是一種由熔融物過冷而獲得的無定形非結(jié)晶體的均質(zhì)同向的固體材料。晶體的均質(zhì)同向的固體材料。各種原料各種原料配料混勻配料混勻高溫融制高溫融制成型成型成品玻璃成品玻璃退火或淬火退火或淬火制品加工制品加工圖圖3-

38、65 3-65 玻璃生產(chǎn)工藝玻璃生產(chǎn)工藝 NaNa2 2O+KO+K2 2O O：131315%15%玻璃的主要化學(xué)成分玻璃的主要化學(xué)成分SiOSiO2 2：707073%73%A1A12 2O O3 3：1 12.5%2.5%CaOCaO：8 810%10%MgOMgO：1.51.54.5%4.5%四、鑄石四、鑄石 鑄石是硅酸鹽結(jié)晶材料之一，其耐磨性比錳鋼高鑄石是硅酸鹽結(jié)晶材料之一，其耐磨性比錳鋼高5 51010倍倍，比一般碳素鋼高，比一般碳素鋼高1010倍多。耐腐蝕性比不銹鋼、鋁和橡膠高得倍多。耐腐蝕性比不銹鋼、鋁和橡膠高得多，除氫氟酸和過熱磷酸外，其耐酸堿度幾乎接近百分之百。多，除氫氟酸和過熱磷酸外，其耐酸堿度幾乎接近百分之百。此外，鑄石還具有良好絕緣性和機(jī)械性能。因此，它是鋼鐵、此外，鑄石還具有良好絕緣性和機(jī)械性能。因此，它是鋼鐵、有色金屬、合金材料、橡膠等理想材料的代