硅钙型固废物超微粉碎后作为建材及功能性材料再利用

山东埃尔派 | 点击量:0次 | 2020-12-10

摘要
  由于冶金固废物中含硅钙很高,是作为建材的极好原料。钢铁及冶金固废可以直接作为建材产品的原料,或经提炼有用元素后的残渣再加工成建材。这类工业固废物的化学组成特点

  由于冶金固废物中含硅钙很高,是作为建材的极好原料。钢铁及冶金固废可以直接作为建材产品的原料,或经提炼有用元素后的残渣再加工成建材。这类工业固废物的化学组成特点是除含有SiO2和一些活性矿物外,还含有一定量的CaO。当CaO含量较低时,其只能缓慢发生水硬反应,但在如石灰、熟料、碱类、石膏等激发剂作用下,可表现出较强的水硬性。这类典型的固废物有高炉矿渣、黄磷渣、锰铁矿渣、化铁矿渣、铬铁渣和热电增钙液态渣等。若CaO含量较高,其一般可形成含硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铝酸三钙(C3A)等矿物,具有类似水泥熟料的性质,C3S和C2S型钢渣是典型的水硬性工业固废物。下面例举几种主要应用。

  1)水泥原料。水泥工业对固废物具有较强的吸纳优势。中国是世界建材大国,水泥产量是世界总产量的50%,中国水泥产量在2005年时就已超过8.6亿t,消耗石灰石资源约为6亿t以上,并排放CO2近5亿t。钢铁工业固废物主要含CaO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO等成分,具有水硬活性矿物,可用于水泥原料。高炉水淬渣中玻璃体物相约占80%,水淬渣磨细后,在石灰、石膏等激发剂作用下水化时,玻璃体网络结构解体,生成硅酸钙和水化铝硅酸钙等水化产物,产生胶凝和硬化。与普通硅酸盐水泥相比,在水泥中每使用1 t掺合料可节煤25 kg、节电30 kW·h、节约CaCO3约0.84 t、少排放CO2约0.72 t。钢铁渣水泥和钢铁渣用作水泥或混凝土掺合料,还能改善水泥和混凝土的耐久性能。按最佳细度配合要求,经细磨加工制成的矿渣微粉,是国际公认的生产高性能混凝土的主要组分之一,可以直接作为商品出售。

  2)生产通用建材。冶金固废材料中含有大量硅质。根据火山灰成岩原理,运用地球化学、岩石矿物学理论进行胶凝材料分子设计,激发及聚合生成类天然岩石的绿色胶凝材料,即所谓的凝石,直接加工成各种类型的建材,如砌块、膨胀矿渣、合成石料、免烧砖、耐火砖等建筑材料。例如,较为常见的新型墙体材料采用高炉渣、石灰、粉煤灰等材料加水成型,可根据原料来源和实用情况调整多种配方。这些大都在工业生产中得到有效利用。包钢还采用混合料代替粘土,加固了热电厂灰渣坝的坝体,渗水性能优于粘土,创造了良好的坝体下部排渗条件。

  3)制备功能性产品。这类产品一般采用高温合成的方法,有保暖用的无机类丝棉制品及型材等。矿渣棉是以矿渣为主要原料,熔化后用高速离心法或喷吹法制成纤维状材料,可加工成保温毡、保温板、保温带、保温筒等,使用温度可达700 ℃,具有质轻、电绝缘性能好、耐氧化性能好、耐腐蚀等优点。此外铸石、微晶玻璃等可应用于光学、电子、宇航、生物等领域作为结构材料和功能材料,也可以大量应用于工业和民用建筑作为装饰材料或防护材料。此外,钢渣作为处理废水用的吸附剂以及用于含有钙、硅、磷和多种微量元素的绥效肥料也得到瞩目的应用。

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