工業廢渣及其應用
工(gong)業(ye)廢(fei)渣(zha)是(shi)指工(gong)業(ye)生產過程中排(pai)放(fang)的固體廢(fei)物。中國(guo)的工(gong)業(ye)部門每(mei)年排(pai)出的廢(fei)渣(zha)達數億噸(dun),其(qi)中以冶金、能源(yuan)(yuan)、采礦(kuang)、化(hua)工(gong)等部門的排(pai)放(fang)量最多。處置(zhi)(zhi)工(gong)業(ye)廢(fei)渣(zha),需耗用(yong)大量人力(li)、物力(li)和財力(li);堆存廢(fei)渣(zha)又占用(yong)大量土地;如排(pai)入水域,則淤塞(sai)河道,妨礙航運(yun)。工(gong)業(ye)廢(fei)渣(zha)的處置(zhi)(zhi)不僅要(yao)防止污(wu)染環境(jing),同時要(yao)將(jiang)工(gong)業(ye)廢(fei)渣(zha)作為二次資源(yuan)(yuan)利用(yong),從而(er)達到節(jie)約資源(yuan)(yuan)和保護(hu)自然環境(jing)的目的。
近百年來,應用工(gong)業(ye)廢渣制作土木建(jian)筑(zhu)材料(liao),在節約資源、能源,提(ti)高產品(pin)質(zhi)量以及增(zeng)加品(pin)種(zhong)等方面都(dou)收到了一定的(de)成效。主要工(gong)業(ye)廢渣的(de)來源和用途見(jian)表(biao)[主要工(gong)業(ye)廢渣的(de)來源和用途表(biao)。
中(zhong)國(guo)(guo)工業廢渣(zha)(zha)(zha)在(zai)土(tu)木建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),其重點是發(fa)(fa)展冶金渣(zha)(zha)(zha)、粉(fen)煤(mei)(mei)(mei)灰(hui)(hui)和煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)三(san)(san)大(da)工業廢渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)綜合利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)。其原(yuan)因是:①數(shu)(shu)量(liang)上占多(duo)(duo)(duo)數(shu)(shu),迫切需要處置。在(zai)年(nian)產(chan)2800多(duo)(duo)(duo)萬噸(dun)(dun)的(de)(de)(de)(de)冶金渣(zha)(zha)(zha)中(zhong),高(gao)爐(lu)礦(kuang)渣(zha)(zha)(zha)就(jiu)占2000多(duo)(duo)(duo)萬噸(dun)(dun),80年(nian)代利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)(lv)已(yi)達(da)70%以上,基本(ben)(ben)(ben)上全部用(yong)(yong)(yong)于建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao);鋼渣(zha)(zha)(zha)每(mei)(mei)年(nian)排放(fang)量(liang)為(wei)700多(duo)(duo)(duo)萬噸(dun)(dun),利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)(lv)還(huan)不到10%,而長期堆積的(de)(de)(de)(de)已(yi)達(da)2億多(duo)(duo)(duo)噸(dun)(dun);粉(fen)煤(mei)(mei)(mei)灰(hui)(hui)每(mei)(mei)年(nian)共約(yue)收集3000多(duo)(duo)(duo)萬噸(dun)(dun),根據(ju)1983年(nian)統(tong)計(ji)利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)量(liang)僅為(wei)500多(duo)(duo)(duo)萬噸(dun)(dun),利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)(lv)約(yue)為(wei)18%,其中(zhong)用(yong)(yong)(yong)于土(tu)木建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao)方面約(yue)占總利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)量(liang)的(de)(de)(de)(de)80%;煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)每(mei)(mei)年(nian)近1億噸(dun)(dun),而利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)(lv)僅10%。②屬(shu)價值高(gao)的(de)(de)(de)(de)節(jie)能型土(tu)木建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao)新資源(yuan)。例如,按(an)近年(nian)全國(guo)(guo)70~80%水泥(ni)(ni)摻加不同數(shu)(shu)量(liang)的(de)(de)(de)(de)粒化高(gao)爐(lu)礦(kuang)渣(zha)(zha)(zha)計(ji)算,可(ke)以節(jie)約(yue)能源(yuan)20~40%,降低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)10~30%;又如水利(li)(li)(li)工程的(de)(de)(de)(de)混凝(ning)土(tu)中(zhong)摻用(yong)(yong)(yong)了粉(fen)煤(mei)(mei)(mei)灰(hui)(hui),取(qu)(qu)代部分水泥(ni)(ni),既降低(di)水化熱,又有(you)很大(da)的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)效益,據(ju)統(tong)計(ji),在(zai)混凝(ning)土(tu)摻用(yong)(yong)(yong)1噸(dun)(dun)粉(fen)煤(mei)(mei)(mei)灰(hui)(hui),最多(duo)(duo)(duo)可(ke)取(qu)(qu)代水泥(ni)(ni)0.8噸(dun)(dun),從而降低(di)生產(chan)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)70~80元以及(ji)生產(chan)水泥(ni)(ni)所用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)耗100多(duo)(duo)(duo)公斤。利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)煤(mei)(mei)(mei)矸(gan)(gan)石(shi)中(zhong)含有(you)的(de)(de)(de)(de)可(ke)燃(ran)物質10~30%,發(fa)(fa)熱量(liang)可(ke)達(da)6700~8400焦/公斤,用(yong)(yong)(yong)作(zuo)水泥(ni)(ni)或制(zhi)磚等原(yuan)料(liao),可(ke)以節(jie)約(yue)大(da)量(liang)燃(ran)料(liao)。在(zai)缺乏天(tian)然(ran)資源(yuan)的(de)(de)(de)(de)工業城市和生產(chan)基地,可(ke)以就(jiu)地取(qu)(qu)材(cai)(cai),因地制(zhi)宜地利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)這三(san)(san)類工業廢渣(zha)(zha)(zha)。在(zai)農(nong)村建(jian)設中(zhong),也可(ke)充分利(li)(li)(li)用(yong)(yong)(yong)近處工業廢料(liao),對(dui)良田和森林等自(zi)然(ran)環境可(ke)起到一定的(de)(de)(de)(de)保護作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。③已(yi)經逐漸形成(cheng)(cheng)了在(zai)建(jian)筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)技術體系(xi)。例如,高(gao)爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)這類CaO-MgO-Al2O3-SiO2系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)玻璃(li)狀物質,通過堿性、硫酸鹽(yan)激發(fa)(fa),可(ke)以增強膠凝(ning)能力(li);將高(gao)爐(lu)熔渣(zha)(zha)(zha)制(zhi)成(cheng)(cheng)膨(peng)脹礦(kuang)渣(zha)(zha)(zha)珠,其質量(liang)優異,可(ke)取(qu)(qu)代膨(peng)脹礦(kuang)渣(zha)(zha)(zha),用(yong)(yong)(yong)做(zuo)優質的(de)(de)(de)(de)人造輕集料(liao)。英、美、加拿大(da)、日本(ben)(ben)(ben)等國(guo)(guo)將粒化高(gao)爐(lu)礦(kuang)渣(zha)(zha)(zha)磨制(zhi)成(cheng)(cheng)商(shang)品礦(kuang)渣(zha)(zha)(zha)粉(fen),直接摻加于混凝(ning)土(tu)中(zhong)取(qu)(qu)代部分水泥(ni)(ni)。
鋼(gang)渣(zha)(zha)用(yong)(yong)(yong)(yong)做膠凝(ning)材料(liao)(liao)(liao)(liao)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)(he)(he)集料(liao)(liao)(liao)(liao),有(you)不少國家正在(zai)研究(jiu)開發,中(zhong)國已經進(jin)入(ru)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)階段。粉(fen)煤(mei)灰(hui)中(zhong)含(han)有(you)大量(liang)的(de)(de)(de)直徑為1~300微(wei)(wei)米含(han)鐵的(de)(de)(de)鋁硅(gui)酸鹽玻(bo)璃(li)(li)微(wei)(wei)珠(zhu)。絕(jue)大部(bu)分的(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)(li)微(wei)(wei)珠(zhu),具有(you)輕(qing)質(zhi)(zhi)、高強度(du)、保溫隔熱、耐磨耗(hao)、耐高溫、電絕(jue)緣等(deng)(deng)特性(xing),用(yong)(yong)(yong)(yong)途(tu)廣泛;還(huan)(huan)有(you)一些能(neng)(neng)漂(piao)浮在(zai)水面上的(de)(de)(de)空(kong)心(xin)玻(bo)璃(li)(li)微(wei)(wei)珠(zhu),通常稱(cheng)為漂(piao)珠(zhu),現(xian)已較(jiao)多(duo)地用(yong)(yong)(yong)(yong)作保溫隔熱耐火磚(zhuan)的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)。現(xian)在(zai)有(you)不少國家生(sheng)產(chan)和(he)(he)(he)供(gong)應(ying)顆(ke)粒(li)較(jiao)細、質(zhi)(zhi)量(liang)均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)商品(pin)粉(fen)煤(mei)灰(hui),在(zai)混凝(ning)土(tu)中(zhong)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)時,能(neng)(neng)夠顯(xian)著(zhu)地節約水泥(ni)和(he)(he)(he)改善混凝(ning)土(tu)性(xing)能(neng)(neng),配(pei)制(zhi)(zhi)高強度(du)混凝(ning)土(tu)、海工混凝(ning)土(tu)等(deng)(deng)。此(ci)外(wai),粉(fen)煤(mei)灰(hui)的(de)(de)(de)利用(yong)(yong)(yong)(yong),還(huan)(huan)可為加氣混凝(ning)土(tu)、新型墻體材料(liao)(liao)(liao)(liao)、人造輕(qing)集料(liao)(liao)(liao)(liao)以及用(yong)(yong)(yong)(yong)于道(dao)路基層的(de)(de)(de)石(shi)(shi)灰(hui)粉(fen)煤(mei)灰(hui)混合(he)料(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)(he)(he)填方材料(liao)(liao)(liao)(liao)等(deng)(deng)提供(gong)大宗的(de)(de)(de)原(yuan)材料(liao)(liao)(liao)(liao)。煤(mei)矸石(shi)(shi)的(de)(de)(de)利用(yong)(yong)(yong)(yong),則是結合(he)矸石(shi)(shi)中(zhong)的(de)(de)(de)煤(mei)炭回收,發展大規模生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)磚(zhuan)瓦、建(jian)筑砌塊(kuai)和(he)(he)(he)人造輕(qing)集料(liao)(liao)(liao)(liao)等(deng)(deng)建(jian)筑材料(liao)(liao)(liao)(liao)工業(ye)。除這三類工業(ye)廢渣(zha)(zha)以外(wai),80年代(dai)還(huan)(huan)有(you)多(duo)種(zhong)工業(ye)廢渣(zha)(zha)在(zai)建(jian)筑材料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)也取得了(le)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)技術和(he)(he)(he)經濟效果,如硅(gui)粉(fen)、赤泥(ni)、磷石(shi)(shi)膏、脫硫(liu)石(shi)(shi)膏等(deng)(deng)。各(ge)種(zhong)工業(ye)廢渣(zha)(zha)在(zai)成(cheng)分、結構(gou)和(he)(he)(he)性(xing)能(neng)(neng)上各(ge)有(you)特點,即使(shi)是同(tong)類廢渣(zha)(zha),由于來(lai)源(yuan)和(he)(he)(he)形成(cheng)等(deng)(deng)條件不同(tong),所呈現(xian)的(de)(de)(de)特性(xing)也各(ge)異。因(yin)此(ci),在(zai)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)之前必須進(jin)行系統研究(jiu),以確(que)定其(qi)適用(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing),同(tong)時制(zhi)(zhi)訂相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)標準(zhun)、規程,作為生(sheng)產(chan)和(he)(he)(he)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)依(yi)據。應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)時還(huan)(huan)應(ying)加強原(yuan)材料(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)(he)(he)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)控制(zhi)(zhi),以確(que)保均勻(yun)(yun)性(xing)和(he)(he)(he)可靠性(xing)。

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