粉尘类固废制备EPS轻质混凝土及其物性特征

2018-07-11罗玉财陈静波伊力亚孜安世康马星星

铜业工程 2018年3期

吴鑫，罗玉财，陈静波，伊力亚孜，安世康，马星星

（1.北方民族大学化学与化学工程学院，宁夏银川 750021；2.宁夏旭日众粒环保科技有限公司，宁夏银川 750200）

1 引言

工业固废是工业生产过程中产生的各种废弃物。近些年随着工业的快速发展固废的产量也在逐年攀升，造成了严重的环境污染问题。随着国家对环境问题的逐渐重视，对企业提出要节能减排，做环境友好型企业。为了实现国家提出的号召，首先就要对堆积如山的固废寻找可利用的途径和有效的处理方法。所以对于固废的及时有效的处理方法的研究也逐渐的开始增多［1-9］，二次利用的方式逐渐的开始多元化，但是总体的利用率依然很低，主要原因是固废中的有用组分含量很低。其次是会受到处理技术以及处理设备的制约［10］。本论文以固废的资源化利用为背景选择粉尘类固废为基础材料通过和水泥、聚苯颗粒等搅拌混合制备出固废类轻质混凝土，研究了该方法对于粉尘类固废的资源化利用的可行性。

2 实验材料及试块的制备

2.1 实验材料

（1）水泥：普通硅酸盐325水泥。

（2）粉尘类固废：固废一是水煤浆气化产生的细渣，含水量1.65kg，干质量0.97kg，干自然堆积密度400kg/m3，外观呈现黑色。固废二是流化床锅炉产生的炉灰，外观呈现潜棕色。两种固废如图1所示。

（3）EPS颗粒：采用原生颗粒，粒径范围3mm，自然堆积密度约为8～10kg/m3。

（4）水：普通自来水。

材料配比见表1。

2.2 试块的制备

试块的制备工艺是先将水泥与固废混合后加入水，利用螺旋式搅拌机充分搅拌混合后加入EPS颗粒再进行充分的搅拌，直到EPS颗粒在拌合物中均匀分布停止搅拌,将混合均匀的拌合物倒入模具（100mm×100mm×100mm）中成型，24h后脱模进行编号然后放入标准养护箱（温度20℃，湿度95%）进行养护，养护时间为28d。制备工艺过程如图2所示。

图2 制备工艺过程

3 单轴抗压强度试验

3.1 试验过程

本试验采用烟台力尔多功能实验机如图3所示，最大压力150kN，精度1%。对准备好的试块进行单周抗压强度测试。为了消除离散性在两种密度等级中各挑选出4个干密度接近的试块进行强度试验，将4个试块的平均值作为最终的试验结果。试验加载速度采用位移控制法即2mm/min，试验数据由电脑自动采集。

图3 单轴抗压强度试验

3.2 试验结果

试验后破坏的试块如图4所示，抗压强度试验结果如表2所示。

图4 试验后破坏的试块

由于选用的两种固废本身具有吸水性尤其是固废一自身的吸水能力很强，烘干后失去了大量的水分，实际干密度均小于设计密度。从表2可以看出设计密度为500kg/m3的两种试块强度等级大致在0.9～1.2MPa之间，并且在受压的过程中表现出了良好的整体性，在10%的应变内没有出现破碎和溃烂的现象。设计密度等级为300kg/m3的试块的抗压强度都较低且在受压的过程中整体性差，一方面原因是设计密度为300kg/m3的试块其固废和水泥用量几乎为设计密度为500kg/m3试块中固废和水泥用量的一半，而两种设计密度中的EPS颗粒的用量一样，相比之下设计密度为300kg/m3固废轻质混凝土中EPS颗粒的含量增大了使得固废轻质混凝土的强度降低。为了对比强度问题，这里摘录了泡沫混凝土标准［11］（JG/T 2+66-2011）中部分干密度等级与强度的关系，如表3所示。从表3的对比可以看出本文中制备的两种固废轻质混凝土在与泡沫混凝土等密度情况下强度大小也在泡沫混凝土干密度对应的强度等级范围内。说明本文制备的与泡沫混凝土等容重的固废类轻质混凝土可以应用于以强度为背景的泡沫混凝土类似的工程应用领域。