關于回收廢棄ABM制成硅酸鹽水泥
含有鐵或者鋁的硅酸鹽材料作為水泥原材料很被看好。ABM是含有一定量鐵的硅酸鹽礦渣,被用作水泥制造中鐵礦石的替代品。ABM中的二氧化硅和氧化鋁也是水泥制造中的有用成分。
ABM來自于同渣,這種研磨渣的各元素的體積百分比如下:
三氧化二鐵: 23%
二氧化硅:45%
三氧化二鋁:7%
氧化鈣:19%
氧化鈉:小于0.2%
水:小于0.1%
氧化鎂:6%
研磨料還有0.2%的銅。另外,ABM又在噴沙過程中被銅和其他金屬污染。金屬的含量和類型取決于要出去的油漆和涂料的類型。
除了廢棄的ABM之外,還有其他類型的廢物也是這類的再循環利用的候選材料。如高鋁(底灰/飛灰)和高鐵廢物。硅和鈣也可回收,但礦產豐富,因此需求量不大。
水泥制造包括備料、破碎和混料,而后在窯爐中進行加熱和化學處理。水泥生產所需的生料包括石灰石、二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵等,這些可由粘土、無機廢料或者其他廢料提供。原料經物理化學檢測并按照一定的比例混合,得到所需要的水泥性能。
在節能窯爐操作中,生料先經“煅燒爐”。該過程利用窯爐余熱開始煅燒反應,即硅酸鈣分解成二氧化鈣和氧化鈣。下圖給出附加預煅燒爐的水泥窯生產水泥的簡單工藝流程。傳統的水泥生產過程更為簡單,只有一個回轉窯,所有的分解反應和化學反應幾乎都在其中進行。
若不考慮歷程,原料通過回轉窯被加熱到1480°C。在該溫度下氧化鈣、二氧化硅和三氧化二鋁反應生成硅酸鈣和鋁酸鈣,這是水泥的主要成分,即窯尾最終產物中小結塊。這些小結塊被冷卻,細磨,引入石膏后形成硅酸鹽水泥。
實驗中,ABM在入窯原料中添加量約為1%,通過尾氣檢測來確定排放氣體濃度。而后對最終產品進行物理化學分析,來檢測其結構,并檢測金屬是否被固結到水泥熟料晶體之中。結果表明,加入該比例的金屬并沒有使熟料中金屬含量顯著增加,也沒有使危害氣體超標排放。
在水泥生產中,加入ABM對廢棄物制造者和水泥生產者雙方都是有可觀經濟效益的。
只有一些特定的廢氣物適合回收到水泥中。這些廢料基于以下的化學成分、污染水平及其他條件:
·鋁、鐵,有時也包括二氧化硅,是水泥生產者需獲得的主要成分,礦石中這些成分含量約有40%~50%。因此,廢料中應含有20%以上的這些成分,方可取代部分礦石。
·形成水泥熟料時的原料加熱和分解反應產生大量的氣體,這些氣體必須進行控制和凈化。
·揮發物,如鈉、鉀、硫、氯、鎂、鋇的濃度提高對水泥生產是不利的并能導致問題,如過早氧化或者產生過多的窯垃圾或酸性揮發物,如鹽酸。
·回收操作不能在熟料中或廢氣中造成明顯的金屬濃度提高。回收廢料中的總金屬含量必須小于1%,并且必須檢驗測熟料,確保金屬沒有很高的滲透性。含有劇毒金屬或揮發金屬如砷或汞的廢料,就不能用此法回收。

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