分析工業(yè)固廢電石渣在節(jié)能和環(huán)保材料中的高值化利用

孫夢雅

摘 要：文章針對新型建材工藝進(jìn)行分析，重點(diǎn)闡述電石渣在制作蒸壓磚中的應(yīng)用，包括產(chǎn)品類型、用途、工藝流程以及性能評估等方面，對電石渣在其他環(huán)保材料上的應(yīng)用領(lǐng)域與方法進(jìn)行探討，力求通過研究使更多工業(yè)固廢得到高值化應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)固廢電石渣;節(jié)能環(huán)保;高效應(yīng)用

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展之下，我國的資源儲(chǔ)備日益匱乏，提高資源利用率成為大勢所趨。在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量固廢電石渣，可在節(jié)能環(huán)保材料中得到高效利用，如制作蒸壓磚、加固土壤、作為脫硫劑等，具有較強(qiáng)的物化性質(zhì)與經(jīng)濟(jì)性，可在一定程度上緩解當(dāng)前資源短缺的情況，實(shí)現(xiàn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1? ? 新型建材簡介

新型建材與傳統(tǒng)的磚瓦、砂石等建筑材料有所不同，是新的建筑材料品種，主要包括新型墻體材料、新防水密封材料、新保溫隔熱材料與裝修裝飾材料4種類型。以高分子防水卷材為例，其市場占有率在19%左右，主要應(yīng)用于中小型企業(yè)中。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國在工業(yè)固廢高值化利用方面仍有較大的上升空間，未來將逐漸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、配套材料與施工機(jī)具的配套供應(yīng)。

2? ? 電石渣在制作蒸壓磚中的高效應(yīng)用

2.1? 產(chǎn)品類型與用途

當(dāng)前蒸壓磚系列產(chǎn)品有3種，即石膏類、粉煤灰類、灰砂類。分別采用不同的原材料、不同的配比生產(chǎn)出不同特性的蒸壓磚。可根據(jù)當(dāng)?shù)嘏c周圍建材市場的實(shí)際需求，對主要產(chǎn)品的名稱、規(guī)格等信息進(jìn)行確定，磚體尺寸有標(biāo)磚、配磚、盲孔磚、多孔磚系列，為保證滿足建筑企業(yè)的特殊施工需求，可以定制大砌塊系列。該產(chǎn)品適用于民用、工業(yè)廠房、市政工程，作為建筑墻體砌體材料使用，分為承重與非承重兩種類型。此外，在民用住宅小區(qū)、公共設(shè)施建筑物、工業(yè)廠房、圍墻與配套設(shè)施等行業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用。

2.2? 工藝流程

生產(chǎn)工藝主要包括材料制備、攪拌、消解、粉碎、磚坯成型與蒸養(yǎng)幾部分。從整體來看，原料制備是根本所在，磚坯成型為基礎(chǔ)，最后的蒸養(yǎng)環(huán)節(jié)則是關(guān)鍵，三者之間相互依存[1]。在生產(chǎn)過程中，最重要的是攪拌和消化，攪拌均勻后通過粉混機(jī)粉碎一些較大的粒子，粉碎混合后進(jìn)入消化倉，根據(jù)原料的不同調(diào)整消化時(shí)間，充分反應(yīng)，打散、粉碎一些原材料結(jié)塊，消解完成后需要進(jìn)行二次粉混，然后進(jìn)入磚機(jī)料斗，等待壓制;壓制過程中要注意材料的尺寸和成型壓力;蒸養(yǎng)過程應(yīng)注意加熱升溫時(shí)間，升溫不能太快，防止溫差過大對半成品產(chǎn)生不利影響，出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象。

將電石渣、粉煤灰、尾礦砂、改性劑及其他一般固廢等原材料放入稱斗中進(jìn)行計(jì)量，再通過皮帶輸送到攪拌機(jī)中，粉狀物料經(jīng)過混合攪拌后，再用粉混機(jī)打散，必要的情況下在消解倉中進(jìn)行消解，將物料再次投放到粉混機(jī)中二次破散后送入磚機(jī)成品料倉。根據(jù)特定程序?qū)⒋u機(jī)注模壓制，將質(zhì)量符合指標(biāo)要求的成品磚經(jīng)過機(jī)器人碼送到蒸養(yǎng)車，將質(zhì)量較差的磚坯與廢料由皮帶運(yùn)輸?shù)角耙粋€(gè)環(huán)節(jié)循環(huán)使用，碼垛后的蒸養(yǎng)車運(yùn)送到蒸壓釜中，關(guān)閉釜門，在高溫、高壓狀態(tài)下利用飽和蒸汽進(jìn)行蒸壓養(yǎng)護(hù)，排汽后開啟釜門，對成品進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、拆卸和打包。經(jīng)過質(zhì)量檢定后，與要求相符的合格產(chǎn)品出廠銷售，與要求不符的產(chǎn)品收集后由破碎制砂裝置制作成原料重新投入配料系統(tǒng)之中，循環(huán)生產(chǎn)[2]。

2.3? 性能評估

以蒸壓灰砂磚、粉煤灰磚為例，在水和激發(fā)劑的雙重作用、蒸壓條件下電石渣消化后生成的Ca（OH）2與粉煤灰中的活性SiO2進(jìn)行水化反應(yīng)后，生成水化硅酸鈣凝膠，此類水化物均勻分布，并包裹骨料中的顆粒，形成具有致密骨架結(jié)構(gòu)的墻體材料，且具有較強(qiáng)的物理力學(xué)性能。在性能評估試驗(yàn)中，選擇細(xì)度為0.08 mm的粉煤灰、SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.42%和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.00%的石膏以及CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65.01%、MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13%的電石渣、中細(xì)砂骨料開展實(shí)驗(yàn)。在水固比為0.12、成型壓力為11～20 MPa、荷載時(shí)間為40 s的條件下，將材料放入60 ℃的環(huán)境中預(yù)養(yǎng)12 h，送入蒸壓釜后，2 h內(nèi)氣壓升高到1.2 MPa，溫度升高到180～210 ℃，經(jīng)過6～8 h的養(yǎng)護(hù)后自然降壓降溫，出釜1 d后對各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測。

粉煤灰摻量與其他條件固定時(shí)，電石渣摻量增加，抗壓強(qiáng)度值會(huì)顯著提升，與承重墻體強(qiáng)度等級力學(xué)性能指標(biāo)相符。究其原因，電石渣在該體系中不但作為膠凝材料而存在，還發(fā)揮著激發(fā)作用，以Ca（OH）2為主要材料，可對粉煤灰的活性進(jìn)行激發(fā)。當(dāng)細(xì)砂摻量為38%時(shí)，力學(xué)性能與MU20強(qiáng)度等級相符合;當(dāng)摻量減少時(shí)，力學(xué)強(qiáng)度顯著降低，可見細(xì)砂摻量控制在30%～40%為最佳狀態(tài)，能夠滿足MU20強(qiáng)度等級要求。細(xì)砂摻量與干燥收縮度之間具有緊密關(guān)聯(lián)，當(dāng)中細(xì)砂摻量從32%提高到36%時(shí)，干燥收縮度下降34%。主要由于砂與Ca（OH）2之間發(fā)生反應(yīng)，形成水硬性膠凝物質(zhì)，并將其作為骨料填充在坯體中間，使鈣礬石的體積膨脹，由此降低干燥收縮度。此外，砂中部分物質(zhì)與鋁酸鹽反應(yīng)后生成鈣礬石，可加速C-S-H系統(tǒng)的水熱反應(yīng)，促進(jìn)水化硅酸鈣晶體的轉(zhuǎn)化，以此提高制品的強(qiáng)度。

3? ? 電石渣在節(jié)能環(huán)保材料中的應(yīng)用

電石渣的應(yīng)用范圍廣闊，除了在蒸壓灰砂磚、粉煤灰磚中具有優(yōu)良應(yīng)用效果，還在其他節(jié)能環(huán)保材料中得以應(yīng)用。例如，作路基原料，與水泥和石灰高溫煅燒所消耗的能量相比，電石渣可應(yīng)用到固化土之中，也可與外加劑結(jié)合后共同應(yīng)用到加固土中，可節(jié)省大量能源，減少二氧化碳排放，為環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。此外，電石渣還是一種優(yōu)良的建筑材料，可用來生產(chǎn)水泥、建筑砌塊、石灰等建材產(chǎn)品，采用5%的城市固體垃圾焚燒底灰與10%的電石渣可用來生產(chǎn)水泥，與傳統(tǒng)水泥相比，膨脹性較小，具有良好的使用性能，效果理想。

4? ? 結(jié)語

電石渣等材料的綜合利用具有較大的現(xiàn)實(shí)意義，可通過新型建材工藝，變廢為寶，不僅可以減少環(huán)境污染與危害，還可獲得更多社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，符合節(jié)能減排要求，有助于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]關(guān)多嬌，徐有寧，趙海.工業(yè)廢棄物—電石渣作為脫硫劑應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展探討[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019（1）：27-31.

[2]鞠宇飛，張志舵，周寧宇.我國工業(yè)固體廢棄物在固土中的應(yīng)用研究與展望[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018（32）：146-147.