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掺加建筑垃圾分选粉体对硅酸盐水泥熟料烧成的影响

时间:2018-08-22 00:00 作者: 点击:

建设,给城市的环境带来了很多问题,图2建筑垃圾分选粉体粒径分布曲线1.3化学性质对建筑垃圾分选粉体进行X射线荧光分析及衍射分析,说明试验所用建筑垃圾分选粉体中的水泥颗粒已基本
北极星固废网讯:0引言:建筑垃圾指对各类建筑物和构筑物等进行拆迁、建设、装修和修缮房屋过程中所产生的余泥、余渣、废旧混凝土、废旧砖石及其他废物的统称。据统计,2005~2013年间,国内一线城市建筑垃圾的日产量为810t左右,二、三线城市建筑垃圾日产量在500t左右[1],给城市的环境带来了很多问题。因此,建筑垃圾的再生利用已成为人们关注的课题,资源化利用建筑垃圾分选粉体同样也进入了水泥研究的领域,也是水泥生产绿色化和水泥高性能化的结合点。

本文试验所用的原料为拆除混凝土结构与砖混结构所产生的垃圾,来源于城市的改造、拆危等,试验将建筑垃圾分选粉体掺入生料中,主要研究这些分选粉体对硅酸盐水泥熟料烧成过程的影响。

1建筑垃圾分选粉体的生产工艺及基本性质

1.1生产工艺

建筑垃圾分选粉体生产工艺流程见图1,主要为颚式破碎机预处理破碎、冲击式破碎机二次处理破碎和筛分、风力分级、吸尘处理这三个阶段。经过处理后最终得到的建筑垃圾分选粉体所占比例为61.5%,主要成分见表1。

图1建筑垃圾分选粉体生产工艺流程

表1建筑垃圾分选粉体的化学成分%

1.2建筑垃圾分选粉体物理性质

建筑垃圾分选粉体是一种质地疏松的粉末,其堆积密度为873.49kg/m3;使用BT-9300H激光粒度分析仪对建筑垃圾分选粉体进行粒径检测,得到粒径分布见图2,其平均粒径为30.3μm,与水泥相似;使用FBT-5型电动勃氏透气比表面积仪对其进行表面积检测,结果为349m2/kg。

图2建筑垃圾分选粉体粒径分布曲线

1.3化学性质

对建筑垃圾分选粉体进行X射线荧光分析及衍射分析,结果见表2和图3。

表2建筑垃圾分选粉体化学成分%

图3建筑垃圾分选粉体XRD图谱

从表2和图3中可见,建筑垃圾分选粉体主要矿物成分是SiO2,这说明废弃混凝土砂石骨料中的碎屑在分选粉体中占有较大比例;衍射图中难见硅酸钙、铝酸钙等晶体的衍射峰,说明试验所用建筑垃圾分选粉体中的水泥颗粒已基本水化完全,主要以凝胶体形式存在。

2建筑垃圾分选粉体掺量对水泥性能的影响

将建筑垃圾分选粉体(细度为349m2/kg)按照不同比例配入水泥生料中,以研究其对硅酸盐水泥熟料煅烧的影响。

配料方案见表3。所有配料均经过粉磨设备粉磨并过0.2mm筛,且0.08mm筛余<8%。按照一定的配合比配制而成的生料粉,混合均匀后加入15%~20%的蒸馏水,在3~5t的压力下制成Φ15mm、约3g±0.5g的生料片,将此生料片放入100~125℃的烘干箱中进行低温烘干,再转移到预先升温至850℃的硅碳棒高温炉中保温40min,再升至预先设定的温度(1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃和1500℃),保温30min后取出自然冷却,粉磨成粉体全部通过0.08mm筛,用甘油-乙醇法测定粉体中的fCaO的含量。其中1为对比组,不掺建筑垃圾分选粉体。表3各配料经不同温度煅烧后的熟料试样的fCaO含量见表4,物理性能见表5。

表3掺入建筑垃圾分选粉体的配料方案

表4掺入建筑垃圾分选粉体配料试样煅烧后fCaO含量%

表5建筑垃圾分选粉体掺入量与水泥性能的关系

从表4可以看出,煅烧温度≥1300℃,掺入建筑垃圾分选粉体组的各熟料试样fCaO含量都小于对比组。其中在1400℃,掺入建筑垃圾分选粉体的试样已经烧成,其fCaO含量基本都在1.5%以内,而对比组试样尚未烧成。如果C3S的开始形成温度大致认为是1338℃,那么在烧成温度≥1350℃以上时,掺入建筑垃圾分选粉体的熟料试样的fCaO含量均小于对比样。这说明建筑垃圾分选粉体掺入硅酸盐水泥生料中,不会使水泥熟料的岩相发生本质变化,反而能烧制出性能更好的水泥熟料。当掺加量为12.7%,煅烧温度在1450℃时(2号试样),fCaO含量最低,仅为0.78%,符合一般水泥生产要求fCaO≤1.0%的要求。另外,因掺入建筑垃圾分选粉体生料中的CaO含量稳定,而CaO是C3S的生成必备物质,更加有利于C3S的后期形成[1]。但笔者认为,仅靠建筑垃圾分选粉体改善硅酸盐水泥熟料的性能,效果还不够理想,需要进行后续的进一步研究。

从表5可以得出,掺入建筑垃圾分选粉体的试样均接近对比组的强度值,因此将建筑垃圾分选粉体掺入生料不会对水泥强度产生负面影响。试样2烧成后水泥熟料的化学组成见表6。

表6试样2烧成后水泥熟料的化学组成%

从表6可知,掺入建筑垃圾分选粉体,熟料中实际的有害物质含量较低。建筑垃圾分选粉体中微量组成的作用机理属于固溶、晶型转变和降低生长活化能的作用,在低温阶段效果不明显,主要在正常烧成温度范围内(1450℃)加速了C3S的形成[2-3]。因为现在的水泥熟料生产工艺在烧制熟料时普遍采用高温煅烧,所以在水泥生料中掺加建筑垃圾分选粉体在煅烧工艺上是非常适宜的。生料中复掺建筑垃圾分选粉体,在正常烧成温度(1450℃左右)下加速了C3S的形成,因此易于烧制高C3S含量的水泥熟料,从而提高水泥强度。

3结束语

1)本试验条件下,分选粉体的适宜掺量为10%~12.7%。

2)分选粉体掺入硅酸盐水泥生料是完全可行的,其煅烧的熟料性能接近未掺的对比组。显然,这是实现建筑垃圾再生利用、有效利用和资源化利用的途径之一,也是水泥工业节约自然资源、保护生态环境、实现绿色生产和可持续发展的重要方面。

作者单位:兰州理工大学

原标题:掺加建筑垃圾分选粉体对硅酸盐水泥熟料烧成的影响

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