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废弃页岩烧制熟料并掺合炉渣制备水泥的研究

林冰梅  
【摘要】:建桥修路不仅占用了大量农业用地,而且造成了大量的矿石资源的废弃,威胁着水、空气等环境质量;垃圾焚烧炉渣已不能只依赖于填埋来达到处理处置的目的,这样不仅占用大量土地,而且存在污染地下水的风险。 水泥工业在耗费大量资源和能源的同时造成巨大的环境污染。利用建筑、道路建设过程中开挖出的废弃页岩替代水泥原料中的硅质原料烧制水泥熟料,并采用垃圾焚烧炉渣作为水泥掺合料,不仅对这部分固体废物进行了资源化利用,而且可以减少水泥工业对日渐短缺的黏土矿物的依赖、降低水泥工业对环境的压力。这样,既节约了资源,又实现建筑施工、水泥工业的经济效益和环境效益。本文对各种原材料(如废弃页岩、石灰石、脱硫石膏、垃圾焚烧炉渣等)的化学成分进行X射线荧光分析。通过宏观力学试验、XRD、SEM微观测试,分析了烧成的熟料中游离氧化钙、熟料中的四种主要矿物含量。通过与购进的熟料的对比,分析了烧成的熟料及其掺入垃圾焚烧炉渣制成的水泥样品的如抗折抗压强度、标准稠度用水量、胶砂流动度和凝结时间等性质。 1、利用粤北粤东地区修桥建路从山体中开挖出的废弃页岩作为硅质原料烧制水泥熟料,控制一定范围的熟料率值(KH=0.91, IM=2.20, SM=1.50)且变化幅度在±0.10之间,对比研究烧成的熟料中游离氧化钙、熟料中的四种主要矿物含量、熟料各性能指标等。可以看出,利用废弃页岩作原料烧制出的水泥熟料与购进的熟料的各种性质及性能指标都没有明显的区别,较大的区别在于,立窑熟料的游离氧化钙较回转窑的要普遍高些,这是由于立窑本身的局限性引起的。 2、利用垃圾焚烧炉渣作为水泥掺合料,在不同掺量下,测试水泥不同养护期抗折、抗压强度,发现随着掺入量的增加,水泥的抗折抗压强度都呈下降趋势,这与垃圾焚烧炉渣的活性较低有直接关系。 3、不同垃圾焚烧炉渣掺量下水泥的胶砂流动度、凝结时间均在正常的范围,符合相关水泥标准的要求。 4、分析了水泥的重金属滤出情况,水泥中的微量重金属在酸性条件下没有滤出的危险,不会对环境造成威胁。 废弃页岩与垃圾焚烧炉渣在水泥生产中得到了有效的资源化利用,降低水泥生产成本,实现更大的经济效益、环境效益和社会效益。


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