利用工業(yè)固體廢棄物制備高性能水泥

利用工業(yè)固體廢棄物制備高性能水泥張麗娟;田鳳蘭【摘要】復(fù)合利用工業(yè)固體廢棄物如粉煤灰、煤砰石、鋼渣、礦渣、尾礦等工業(yè)廢渣生產(chǎn)高性能水泥，大幅度提高工業(yè)廢渣綜合利用率,可以將多種行業(yè)用循環(huán)經(jīng)濟聯(lián)系起來，為中國水泥工業(yè)和混凝土發(fā)展探索尋找一條可持續(xù)發(fā)展途徑.【期刊名稱】《內(nèi)蒙古石油化工》【年(卷)，期】2011(037)023【總頁數(shù)】2頁(P36-37)【關(guān)鍵詞】工業(yè)固體廢棄物;高性能水泥;礦渣;水泥混合材【作者】張麗娟;田鳳蘭【作者單位】內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特,010010;內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特,010010【正文語種】中文【中圖分類】TQ172.4+4水泥工業(yè)是消納工業(yè)廢渣的最重要途徑。工業(yè)廢渣在水泥混凝土中應(yīng)用在國內(nèi)夕卜均有豐富的科研成果和使用經(jīng)驗。但目前國內(nèi)固體廢棄物在水泥工業(yè)主要是作為水泥混合材，平均用量20%左右。另外只能用少量的磨細(xì)礦渣粉和高等級粉煤灰作為混凝土摻合料。水泥熟料的制造是較昂貴的,且不利于生態(tài)。然而，利用廢棄物作為混合材生產(chǎn)復(fù)合水泥不但減少了熟料的使用量，而且還變廢為寶。復(fù)合水泥已成為水泥行業(yè)消納廢棄物的龍頭。根據(jù)2003年全國水泥產(chǎn)量和水泥熟料產(chǎn)量測算，混合材約占水泥產(chǎn)量的23.2%,其中若80%為各類工業(yè)固體廢棄物，則廢棄物用量超過1.6億t。加上生料中約4000萬t,共計約2億t。其中估計利用粉煤灰約600萬t,煤砰石約400萬t,礦渣約7000萬t,其他各類廢棄物約1.2億t。目前,中國混合材應(yīng)用比較普遍的是?；郀t礦渣和粉煤灰。盡管制備混合材也要耗費一定的能量,但制造復(fù)合水泥的能量消耗總量仍然小于波特蘭水泥的。例如，粒化高爐礦渣的制備就要在運輸、干燥和粉磨過程中消耗額外的能量，但礦渣復(fù)合水泥的能量消耗總量仍比波特蘭水泥的低4%。把這些廢棄物用著混合材不但節(jié)約了能源和資源，還減少了溫室氣體的排放。如摻有30%粉煤灰的復(fù)合水泥,與相當(dāng)標(biāo)號的普通波特蘭水泥相比，制造過程CO2排放量減少了15%。另外，復(fù)合水泥優(yōu)良而多樣的性能也為混凝土生產(chǎn)商根據(jù)用途而選擇水泥類型提供了方便。如生產(chǎn)高強度行車路面磚，雖然可選用42.5和52.5的波特蘭水泥，但選用同標(biāo)號的復(fù)合水泥不僅不影響耐磨性和最終強度,還能改善產(chǎn)品的形態(tài)穩(wěn)定性。因此，將廢棄物運用于制備復(fù)合水泥。相對于有限的石灰石資源、需要大量的煤炭和電力、及放出大量的CO2而言，中國的水泥工業(yè)發(fā)展應(yīng)該拓寬思路，將水泥生產(chǎn)和混凝土使用有機地聯(lián)系起來，走一條水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展道路。應(yīng)大力扶持復(fù)合利用工業(yè)固體廢棄物如粉煤灰、煤砰石、鋼渣、礦渣、尾礦等工業(yè)廢渣生產(chǎn)水泥。制備的高摻量、高性能水泥、可大幅度降低水泥用量、提高混凝土工作性能和耐久性;還可以加堿生產(chǎn)堿激發(fā)膠凝材料制品生產(chǎn)新型墻體材料。如能在一般建筑工程中替代水泥用量的60%以上，對低膠凝性材料,如砂漿、砌筑水泥,治山治水治沙漠等材料，如能替代水泥用量80~90%,這既有利于工業(yè)固體廢棄物的綜合利用,亦可以調(diào)節(jié)水泥工業(yè)的產(chǎn)量、緩解水泥工業(yè)對資源、能源的大量消耗和對環(huán)境的污染。應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟的規(guī)律，將電力、鋼鐵、水泥等工業(yè)用循環(huán)經(jīng)濟聯(lián)系起來。過去水泥粉磨工藝，采用熟料、混合材混和粉磨。由于熟料、礦渣的易磨性不同，當(dāng)熟料的比表面積磨到320~340cm2/kg時，礦渣粉的比表面積在250~300cm2/kg左右，混合材摻量少,不超過30%,礦渣活性沒有發(fā)揮，熟料消耗量大，經(jīng)濟效益不理想。礦渣微粉技術(shù)，是用礦渣微粉在高細(xì)狀態(tài)下活性好可作為水泥主要組分這一的特點,現(xiàn)在采用熟料、礦渣分別粉磨工藝，高產(chǎn)高細(xì)礦渣磨采用獨特的磨內(nèi)結(jié)構(gòu)，磨機產(chǎn)量高、能耗低，如①3x13m礦渣磨臺時產(chǎn)量達(dá)到22~24t/h。通過配制“勾兌”水泥，礦渣微粉的實際摻入量可達(dá)，礦渣微粉的實際摻入量可達(dá)50%~60%,1t水泥生產(chǎn)成本降低20~30元經(jīng)濟效益較顯著!一般物料粉磨時間越長出磨粒度越細(xì)。但是，隨著粉磨時間的延長物料比表面積逐漸增大,其比表面能也增大,因而，細(xì)微顆粒相互聚集、結(jié)團的趨勢也逐漸增強。經(jīng)過一段時間后,磨內(nèi)會處于一個〃粉磨團聚”的動態(tài)態(tài)平衡過程，達(dá)到所謂的〃粉磨極限”。在這種狀態(tài)下，即使再延長粉磨時間，物料也難粉磨得更細(xì),有時甚至使粒度變粗。同時，粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。這種現(xiàn)象在常規(guī)粉磨時并不明顯但在高細(xì)粉磨和超細(xì)粉磨中經(jīng)常出現(xiàn)。解決辦法是:添加助磨劑。它能形成物料顆粒表面的包裹薄膜，使表面達(dá)到飽和狀態(tài)，不再互相吸引粘結(jié)成團,改善其易磨性。助磨劑通過保持顆粒的分散，來阻止顆粒之間的聚結(jié)或團聚。粉磨粒度越細(xì)，使用助磨劑的效果越好。通過各種摻合材料的合理搭配，能提高混凝土的致密性，形成低滲透、高密度、低缺陷的混凝土結(jié)構(gòu),大大提高混凝土的使用壽命。由單種礦渣加水泥熟料組成的高性能水泥，在水泥中其摻量可以從35%提高到50%。如:磷渣從20%提高到40%,粉煤灰從15%提高到35%,仍可生產(chǎn)42.5級相應(yīng)水泥,當(dāng)復(fù)合兩種或兩種以上工業(yè)廢渣作水泥主要組分是時，例如粉煤灰+礦渣復(fù)合摻量達(dá)50%~70%。仍可生產(chǎn)52.5R、42.5R高摻量的復(fù)合水泥。復(fù)合利用礦渣+粉煤灰+特種無堿外加劑混凝土標(biāo)號也可有所提高。綜述,復(fù)合利用工業(yè)固體廢棄物如粉煤灰、煤砰石、鋼渣、礦渣、尾礦等工業(yè)廢渣生產(chǎn)高性能水泥，大幅度提高工業(yè)廢渣綜合利用率,可以將多種行業(yè)用循環(huán)經(jīng)濟聯(lián)系起來，為中國水泥工業(yè)和混凝土發(fā)展探索尋找一條可持續(xù)發(fā)展途徑。王立久，趙湘慧.生態(tài)水泥的研究進展[J].材料研究,2002,30(4):19~22.張射墟，黃祖華.生態(tài)水泥的特性與應(yīng)用[J].中國建材,2002,(1):36~37.施惠生.發(fā)展生態(tài)水泥，促進資源利用,保護生態(tài)環(huán)境[J].水泥研究,2003,(4):7~11.蘇達(dá)根，等.發(fā)展生態(tài)水泥工業(yè)的幾個問題[J].水泥技術(shù),2003,(6):5-8.廢棄資源在水泥制品中的利用.材料網(wǎng),2007.【相關(guān)文獻(xiàn)】王立久，趙湘慧.生態(tài)水泥的研究進展[J].材料研究,2002,30(4):19-22.張射墟，黃祖華.生態(tài)水泥的特性與應(yīng)用[J].中國建材,2002,(1)