電廠爐底渣替代粉煤灰制備蒸壓加氣混凝土砌塊的研究

羅金榮（長興天達環(huán)保建材有限公司，浙江 湖州 313100）

粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊是以電廠粉煤灰作為主要原材料，在加氣混凝土砌塊生產(chǎn)中的應用很普遍，但粉煤灰同時也是作為水泥、混凝土生產(chǎn)的重要原料，經(jīng)常出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象，作為加氣混凝土砌塊生產(chǎn)的原材料，經(jīng)濟性上并不理想[1-2]。電廠爐底渣是燃煤經(jīng)鍋爐燃燒后從底部排出的煤渣，由于其溫度高，通常用水冷卻后再由撈渣系統(tǒng)排出，含水率在30%左右，長期以來作為固體廢棄物被填埋，不僅占用大量的農(nóng)田，而且還會污染環(huán)境[3-4]。爐底渣因其含有較高的水分，燒失量大，不同電廠的爐底渣耐磨性和化學成分波動大，導致市場價值利用率較低，價格便宜[5]。

隨著加氣混凝土砌塊生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，原材料需求越來越大，爐底渣在高溫熔融狀態(tài)下經(jīng)過水淬處理后含較多的玻璃體，活性較好，且其化學成分中二氧化硅含量較高[6-7]，如果能做到物盡其用，替代加氣混凝土砌塊中的硅質材料，不僅能夠解決其環(huán)保問題，還會帶來明顯的經(jīng)濟效益。因而，本文探索爐底渣替代粉煤灰作為加氣混凝土砌塊生產(chǎn)的主要原材料的生產(chǎn)工藝，既滿足產(chǎn)品特性的指標要求，又有很大的市場潛力。

1 原材料

1.1 爐底渣

爐底渣采用浙能長興發(fā)電有限公司燃煤發(fā)電產(chǎn)生的爐底廢渣，其化學組成及含水率見表1。

1.2 粉煤灰

表+ 爐底渣的化學組成/%

粉煤灰采用浙能長興發(fā)電有限公司燃煤產(chǎn)生的煙塵，其化學組成及細度見表2。

表+ 粉煤灰的化學組成/%

1.3 石灰

石灰為經(jīng)過粉磨的外購生石灰粉，其主要技術指標見表3。

表+ 生石灰粉的主要技術指標

1.4 水泥

水泥采用浙江長廣集團公司長廣水泥分公司生產(chǎn)的P.O 42.5水泥，其物理性能和化學組成見表4和表5。

表+ 水泥物理性能

表+ 水泥化學組成/%

1.5 鋁粉膏

鋁粉膏采用淮安市德辰鋁業(yè)有限公司生產(chǎn)的鋁粉膏，型號為GLS-65，其主要理化指標滿足JC/T407-2008標準要求。

1.6 石膏

石膏采用浙能長興發(fā)電有限公司脫硫過程中產(chǎn)生的脫硫石膏，在加氣砌塊生產(chǎn)中，作為發(fā)氣過程的調節(jié)劑。石膏的主要化學成分為二水硫酸鈣，其SO3含量≥40%。

2 試驗

2.1 試驗配比

采用爐底渣替代粉煤灰分別為0、25%、50%、75%、100%，制備B06A3.5加氣混凝土砌塊，具體配合比見表6。

表+ 加氣混凝土砌塊試驗配比表

2.2 試驗過程

爐底渣通過球磨機碾磨，制備成滿足生產(chǎn)工藝要求的料漿，把制備好并貯存待用的各種原料按照試驗配合比進行配料，然后按生產(chǎn)工藝要求，依次向澆注攪拌罐內(nèi)投料，料漿攪拌時間80s后，加入鋁膏液攪拌均勻，澆注溫度通過蒸汽加熱，控制下料溫度為43℃，將達到工藝規(guī)定時間、溫度、稠度等要求的料漿，通過澆注下料口澆注入模。料漿在模具內(nèi)進行一系列物理化學反應，鋁膏進行發(fā)氣，料漿進行膨脹、稠化和硬化過程，使坯體達到一定強度，以便進行切割。切割工序是對加氣混凝土坯體邊角料進行去除，同時按市場需求切割成相應規(guī)格尺寸的半成品。將切割好的半成品在高溫高濕條件下，通過飽和蒸汽壓1.2MPa，恒溫7h進行加熱，充分完成其水熱合成反應，產(chǎn)生水化硅酸鈣，使加氣混凝土產(chǎn)品具有一定的機械強度和其他物理性能，以滿足建筑施工的需要。經(jīng)過以上加氣混凝土砌塊生產(chǎn)工序，制備加氣混凝土砌塊成品，具體工藝流程圖見圖1。

圖1 加氣混凝砌塊生產(chǎn)工藝流程圖

2.3 性能測試

對加氣混凝土砌塊成品進行切割，制備成符合要求的試塊，按GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》要求進行性能測試，主要包括力學性能、干燥收縮、抗凍性、導熱系數(shù)等。

3 結果與討論

利用電廠爐底渣替代粉煤灰生產(chǎn)B06A3.5加氣混凝土砌塊，爐底渣和粉煤灰不同占比試樣的抗壓強度、干密度、干燥收縮（標準法）、抗凍性、導熱系數(shù)（干態(tài)）、放射性等檢測結果見表7。隨著爐底渣占比量的增加，抗壓強度和凍后強度有逐漸下降的趨勢，最低為Z5試樣，強度為3.7MPa和3.1MPa，但均滿足≥3.5MPa和2.8MPa的標準要求；質量損失呈現(xiàn)波動性變化，但都小于1.8%，產(chǎn)品干密度均在600kg/m3左右，導熱系數(shù)均在0.13W/（m·K）~0.14W/（m·K）之間，放射性均為0.1，各項指標均滿足標準要求。綜合上述性能分析，為提高爐底渣的利用率和降低生產(chǎn)成本，爐底渣可以實現(xiàn)100%替代粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土砌塊，產(chǎn)品各項性能均滿足國家標準要求。

表+ 試樣性能檢測結果

4 結論

a.隨著爐底渣替代粉煤灰占比的增加，產(chǎn)品抗壓強度和凍后強度逐漸降低，但均符合國家指標要求。

b.隨著爐底渣替代粉煤灰占比的增加，凍后質量損失呈現(xiàn)波動性變化，在1.5%~1.8%之間；干密度、干燥收縮、導熱系數(shù)和放射性指標相對穩(wěn)定，均滿足國家標準要求。

c.為提高爐底渣的利用率和降低生產(chǎn)成本，爐底渣可以實現(xiàn)100%替代粉煤灰生產(chǎn)合格的B06A3.5規(guī)格型號加氣混凝土砌塊。