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石材加工廢料綜合利用的初步研究

文檔作者：張敖榮文檔來源：宜興鋼鐵實業(yè)公司水泥廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月20日
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廢料綜合利用的初步研究

(宜興鋼鐵實業(yè)公司水泥廠) 一
宜興鋼鐵實業(yè)公司是集軋鋼、煉鋼、煉
鐵、水泥生產(chǎn)為一體的實業(yè)公司，其中水泥生
產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)水泥20萬t 為解決本公司礦
渣供應(yīng)不足和生產(chǎn)425R型普通水泥的需要，
本市大理石公司提出綜合利用石材工業(yè)加工
廢泥(以下簡稱 廢料”)的設(shè)想 結(jié)合此設(shè)想，
筆者在對張諸地區(qū)石材工業(yè)調(diào)查的基礎(chǔ)上，
對普通水泥摻加廢料替代部分礦渣、石膏生
產(chǎn)425R型水泥進(jìn)行了試驗研究。從小磨試驗
和生產(chǎn)實踐表明，摻入少量的廢料替代部分
礦渣、石膏而磨制的水泥，其和易性、耐磨性、
水泥膠砂的密實性得到明顯的改善，并能提
高水泥的早期強(qiáng)度，調(diào)節(jié)凝結(jié)時間 對企業(yè)綜
合經(jīng)濟(jì)效益提高亦有幫助。
1 課題提出及廢料的物化性能
經(jīng)初步調(diào)查，張諸鎮(zhèn)石材(大理石，花崗
巖)廢液經(jīng)沉淀后的干物料年排放量約2萬t
(千基)，僅滬美太理石廠一家年排放量約
5000t(干基)；石材加工廠基本在張諸鎮(zhèn)東南
方向·屬鎮(zhèn)上游，對水源污染特別嚴(yán)重。每年
約有幾千噸廢料堆積在水處理場周圍，直接
影響生產(chǎn)用水循環(huán)}廢料是無機(jī)堿性粉料，沒
有肥力，破壞農(nóng)作物生長，干燥后隨風(fēng)飛揚又
嚴(yán)重地污染環(huán)境。因此研究石材廢料的綜合
利用是很有社會意義的。
從石材生產(chǎn)工藝過程可知．廢料是由研
磨下來的非常細(xì)的百材渣(大部分為大理
石)，磨頭或睹料的粉粒組成．這些顆粒懸浮
在泥漿中，經(jīng)沉淀、混凝和脫水后形成泥餅
石材加工材料的構(gòu)成和工藝流程決定了廢料
的礦物組成相對比較穩(wěn)定，且顆粒非常細(xì)這
樣兩個基本特點。廢料的礦物組成以白云石
~CaMg(CO ) ]和方解石~CaCO ]為主，其次
為剛玉(AI Os)及石英(SiO )等，對廢料取陣
進(jìn)行x衍射分析證實確有上述礦物存在 且
CaCO；含量較高，燒失量比例也很大
廢料的顆粒很細(xì)，直觀其細(xì)度與水泥顆
粒相似。標(biāo)準(zhǔn)篩0．080ram 的篩余量為2 ?！?
5 ，電鐿觀測廢料顆粒的形狀為l一10“m
的不規(guī)則顆粒，表面平滑無孔。內(nèi)比表面積約
6000cm ／g，松散容重約950kg／m ，廢料溶液
略呈堿性，PH值1O左右。廢料含水率約60 c。
一8O ，離心脫水后的泥餅含水約1 7 ．自然
風(fēng)干后的含水約5％ 一lO ，以上數(shù)據(jù)有一定
的變化范圍 泥漿在沉淀過程中，不同的沉淀
部位其細(xì)度含水等數(shù)據(jù)各不相同。
2 試驗
2．1 試驗用的混臺材及熟料
其成分見下列各表。
寰l 廢科的化掌或舟 (
橈失■ l SiO Feto3 A11O， f Cso } Mgo 總量
‘2 49 1 0．42 0．11g 0 228 l 55．71 l D 940 99 91
注 虞井來自滬羹太理石廠
一26 —
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水泥·石灰
霞； 租1t 向 柏托牛成靠 ‘
燒失t si0 A】lO， l 2o CaO MgO l 總t
0．21 29．20 l3．70 l 2．68 39，42 11．42 96．63
注：礦渣來自宜舟鋼鐵心司煉技廠
表3 熟料化學(xué)成分、礦物組成殛率值
燒失t 0 <，《) A1 2O ( ) Fe：O，( ) CaO( ) MgO(，；) |-CaO( )
0．5—1 6 20— 2l 5．0— 5．5 5 5——6 0 62— 64 2．0- 2．5 2 0— 3．0
C，s( ) C2s( ) c A( ) c AF( ) KH門(H一
43— 50 25— 30 4— 7
一! ／ 1． 8O 2．0 0 80 1 0
／ 5一m 87
注；熟料 宜 鋼技公司建材廠生產(chǎn)
2．2 廢料代替部分礦渣對水泥強(qiáng)度的影響
摻入量不超過l5 混臺材(如礦渣)磨制
的普通水泥，3d，7d的強(qiáng)度隨礦渣摻入量增
加而降低，而28d齡期由于礦渣在堿性激發(fā)
劑的作用下發(fā)揮活性而使強(qiáng)度回升。在生產(chǎn)
中礦渣摻量增加對降低水泥生產(chǎn)成本很有
利，但水泥的早期強(qiáng)度不能穩(wěn)定地達(dá)到425R
型水泥的要求。試驗證明利用宜興鋼鐵公司
建材廠 l_7×7m 機(jī)立窯生產(chǎn)的熟料，在普
通水泥中摻入少量的廢料代替部分礦渣不但
改善水泥的某些性能，而且能提高水泥各齡
期的強(qiáng)度，尤其早期強(qiáng)度
試驗結(jié)果證實：① 普通水泥中混合材摻
量相同時，單摻礦渣的水泥強(qiáng)度均比比雙摻
礦渣和廢料的水泥低；② 雙摻與單摻相比，早
期強(qiáng)度提高最為顯著；③ 以廢料6 替代礦渣
的效果最佳。
雙摻礦渣、廢料克服了單摻礦渣時水泥
泌水性較大及降低水泥早期強(qiáng)度的缺點．雙
摻后的水泥各齡期強(qiáng)度較高．解決了宜興鋼
鐵公司建材廠生產(chǎn)425R型普通水泥時3d抗
壓強(qiáng)度偏低的問題．3d抗壓實際達(dá)到26．5
MPa以上 安定性也得到改善(濕廢料能加
速f—caO誚解)。
2．3 廢料代替部分石膏
在磨制水泥時，摻加一定量的石膏起到
調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的作用。此外石膏在水化時又
起到硫酸鹽激發(fā)劑的作用，特別是在普通水
泥中摻入較多礦渣(<1 5 )時適當(dāng)多摻石膏
對水泥強(qiáng)度有利。但石膏的摻入量超過一定
量時，水泥凝結(jié)硬化后，過多的CaSO 繼續(xù)與
水泥中的caA反應(yīng)生成硫鋁酸鈣，使件積膨
脹影響水泥的后期強(qiáng)度；若石膏的摻入量過
少則起不到調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的作用。據(jù)有關(guān)資
料介紹：石灰石中CaCO 與石膏中的CaSO
一樣，也與水泥中的c，A反應(yīng)生成難溶的碳
鋁酸鈣，反應(yīng)也消耗部分的c A．因此．石灰
石雖然作為混合材摻入，但在水泥水化時．同
樣可替代部分石膏的作用。在滿足水泥凝結(jié)
時間要求的情況下，摻有石灰石的水泥其石
膏的摻入量可比未摻石灰石的水泥少些。廢
料與石灰石性能相當(dāng)，同樣可以代替石膏
試驗表明：以廢料代替石膏．若量過多．
則凝結(jié)時間不正常；未摻廢料的水泥其百膏
摻入量5 時，水泥凝結(jié)時間正常，而石膏摻
入量3 水泥凝結(jié)時間不正常f當(dāng)石膏摻入量
3 ·再摻入5 的廢料的水泥，其凝結(jié)時I'o：正
常，對強(qiáng)度無影響 由此可以說明：水泥中摻
入的廢料代替了部分石膏的作用，水泥中
sOs含量以1．20 為下限，l 990年開始將這
一指標(biāo)用于宜鋼建材廠的生產(chǎn)實踐
3 生產(chǎn)實踐
用廢料代替部分礦渣、石膏生產(chǎn)425R型
普通水泥的工藝，建材廠已用于生產(chǎn)實踐．且
長期堅持使用。公司水泥廠也已利用廢料生
產(chǎn)425R型水泥。生產(chǎn)實踐證明，廢料摻量不
一27 —
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水泥·石灰
超過6 ，水泥3d抗壓強(qiáng)度高于26．5MPa，水
泥質(zhì)量良好 建材廠從1990年6月一1993年5
月期間出廠425R型普通水泥合格率1oo ，
28d抗壓強(qiáng)度富裕合格率100 ，出廠水泥燒
失量為3．5 一4．5 ，施工單位反映良好(如
吳縣新區(qū)開發(fā)總公司)，出廠水泥實物質(zhì)量見
裊4。
衰4 425R出廠水泥實物質(zhì)量
稠度 燒失量 SO, 凝結(jié)時問(hlrain) 細(xì)度 安定性 強(qiáng)度(MPa)
編號
‘ ) ‘ ) ( ) 韌艇 蛙凝 ( ) 3d 28d
25．0 2． 0 3105 音格 4．5 l 28．6 55．8
25．0 2．05 3I25 8．0 音格 5．2 l 27．6 7 5 51．6
25．0 lJ 70 音格 5．1 l 26．8 52 9
25．O 1．53 1I55 音格 5．2 } 28．6 49 9
5 25．O 3．99 l 42 2I5l 8 O 旨格 5 8 } 29．6 8．4 52．9
lll5 2I 20 j 5 2 音格 5．9 l 29 6 7．B
注，水泥為宜辯錒軼，^、司出廠l齄輯由無坼市建科所抽洲
采用廢料時，生產(chǎn)中應(yīng)注意：① 要控制好 改善和易性，改善制品外觀質(zhì)量和節(jié)約部分
熟料燒失量小于1．7 ，合格率達(dá)80 以上； 水泥的效果．筆者在宜興市新型復(fù)合材料廠
② 出磨水泥燒失量應(yīng)小于4．5 ；@廢料代替 做過生產(chǎn)空心砌塊的試生產(chǎn)．技經(jīng)指標(biāo)較好
部分石膏，其用量的生產(chǎn)控制范圍較窄，難度 廢料可以用來配制和易性極佳的低標(biāo)號砌筑
較大，故要有較好的配料操作技術(shù)和計量設(shè) 水泥。筆者在1991年度與無錫市建科所做過
各 出磨水泥so,每班測定4次，合格率達(dá) 小樣及批量試生產(chǎn)，效果較好．但具體生產(chǎn)工
60％以上，并做好搭配均化。 藝流程經(jīng)濟(jì)成本等問題有待進(jìn)一步研究
由于使用廢料，既緩解了我公司礦渣供 (2)廢料可通過高溫般燒分解成氧化鈣
應(yīng)緊張的狀況，又獲得了較大的經(jīng)濟(jì)效益 細(xì)粉，它是用途廣泛的氣硬性膠凝材料。當(dāng)溫
1990年6月至1 993年5月礦渣平均價100元，I 度900℃時，廢料中的碳酸鈣只需10-15min
(折干基)，建材廠共生產(chǎn)水泥5．2萬t，石材 就完全分解，筆者1992年7月 驗成功。煅燒
廢料平均摻入量5 ，噸價平均7元(運輸費)， 后的粉狀石灰活性較高優(yōu)于磨細(xì)生石灰粉．
共摻入石材廢料2600t，獲得經(jīng)濟(jì)效益24．18 且白度較高，可以代替生石灰粉?！妒募庸?
萬元． 廢泥直接煅燒活性粉狀石灰》在1 992年10月
在水泥中摻入少量石材廢料用以代替部 已通過宜興市大理石公司育關(guān)技術(shù)^員論
分礦渣時也起到代替部分石膏的作用 1990 證，筆者目前與宜興市僑聯(lián)應(yīng)用研究所合作
年6月以前建材廠水泥sOs控制在2．0 士 用“沸騰爐般燒粉狀石灰”進(jìn)行開發(fā)研究。廢
0．2，石膏摻加量平均為5．5 }1990年6月后 料綜合利用的研究僅為初步，目前只有部分
水泥SO,控制在1、6 士0．2，石膏平均摻加 替代礦渣、石膏生產(chǎn)425R型水泥大批量工業(yè)
量為3、8 ，共節(jié)約石膏884t，獲得經(jīng)濟(jì)效益 性生產(chǎn)。如砌筑水泥，建筑制品活性粉狀石灰
6．45萬元。合計以上兩項共獲經(jīng)濟(jì)效益30，63 尚待深入研究，以解決宜興市大理石公司石
萬元。 材廢料的綜合利用問題，變廢為寶。
4 其他
(1)以適量廢料細(xì)粉摻入水泥中(摻量一
般為1o％ 一20 )試制成小型水泥制埽，獲得
一28 一

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