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            花崗石及大理石廢料的資源化利用
            [點(diǎn)擊量:2542] [作者:] [日期:2020-02-07]

              花崗石和大理石是兩種分布廣泛、儲(chǔ)量豐富的巖石資源,將其開(kāi)釆并切割、拋光加工而成的板材被廣泛應(yīng)用于建筑物的內(nèi)、外裝修、基礎(chǔ)砌筑工程、制做傢俱面板和藝術(shù)品等。在石材的開(kāi)采、切割和拋光等加工過(guò)程,有大量的碎片和鋸切、拋光廢漿產(chǎn)生,其中廢漿中固形物含量約占石材荒料重量的20%?30%。這種碎片、廢漿被當(dāng)作廢物拋棄,不僅是一種資源浪費(fèi),還嚴(yán)重污染環(huán)境。

              花崗石為硅酸鹽類礦物,其加工碎片,鋸切廢漿中固形物的主要成分為二氧化硅和氧化鋁等,其中二氧化硅約60%,氧化鋁約10%,氧化鈣占4%?5%,其它還含有鐵、鎂、鉻、錳等成分。大理石為碳酸鹽類礦物,其加工碎片,鋸切廢漿中固形物主要成分為氧化鈣,約為50-60%,合碳酸鈣90%以上,二氧化硅0.6%-5%,氧化鎂0.6%-2.5%,燒失40%-44%,其它有微量的鐵,鋁等,氧化鈣含量相當(dāng)于高品位天然石灰石中氧化鈣含量。廢大理石粉具備替代天然石灰石生產(chǎn)石灰鈣粉及配料煅燒硅酸鹽水泥熟料等潛在價(jià)值。

            1、

            花崗石廢料的利用

              1.1、生產(chǎn)建筑用水泥制品

              花崗石廢漿屬于石灰石含量較低的軟黏土類物料,在建筑行業(yè)具有很大應(yīng)用潛力。將過(guò)濾出的廢漿濾餅自然干燥后用篩子篩分。將所得廢漿粉末在震動(dòng)攪拌器中與水泥、沙子、流變劑、適量防銹劑D和水混合,制得的水泥制品機(jī)械強(qiáng)度、外觀和可加工性良好。

              1.2、生產(chǎn)燒結(jié)磚

              將花崗在廢漿與黏土按不同比例混合后制坯,再控溫?zé)Y(jié),所得磚塊質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

              1.3、生產(chǎn)陶瓷釉料

              將花崗石荒料破碎后球磨、篩分、凈化、制漿,將漿料刷涂于陶瓷坯體后干燥、燒成即得釉料。該方法具有制釉成本低、釉料中不含重金屬、對(duì)坯體適用性強(qiáng)、釉燒溫度范圍寬、熔融性好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。適用于藝術(shù)陶瓷和硫璃瓦陶瓷的釉面制做。此外,還可改變技術(shù)條件,經(jīng)粉碎、凈化、配料、磨漿、造粉、成型、壓花干燥、燒成及后處理等制得陶瓷產(chǎn)品。

              1.4、生產(chǎn)微晶玻璃

              將花崗石荒料粉碎或?qū)⒒◢徥瘡U漿濾餅除雜凈化后與輔助原料、助熔劑、澄清劑和適量水混合,再送熔窯熔化、均化、澄清得玻璃液。調(diào)整溫度后將玻璃液輥壓成型或注模成型得玻璃板/塊。將所得玻璃板/塊于輥道窯中退火、晶化制得微晶玻璃坯體,進(jìn)一步處理坯體得微晶玻璃成品。本方法所得產(chǎn)品韌性高,耐磨,物化性能優(yōu)異。產(chǎn)品附加值較高,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,便于對(duì)花崗石廢料及花崗石鋸切廢漿的大宗量利用。

              1.5、生產(chǎn)墻地磚

              將鋸切、拋光、成型過(guò)程產(chǎn)生的荒料、鋸泥按花崗石花色分類收集。將石渣細(xì)磨,把鋸泥凈化并干燥,再將二者混合。將混合料與助熔劑、高嶺土或鋁灰及水混合,再壓制成型制得坯料。將坯料燒結(jié)得高強(qiáng)度低吸水無(wú)釉墻地磚。具有成本低,產(chǎn)品質(zhì)量好,可以大宗量消納花崗石廢料等優(yōu)勢(shì)。

              1.6、用于泡沬混凝土

              將含二氧化硅較高的花崗石廢漿作為泡沫混凝土的硅質(zhì)材料,利廢率達(dá)到60%,制備的泡沫混凝土產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)證明,花崗石廢漿摻量不宜超過(guò)60%,最佳水料比為0.38;以此制備的B06泡沫混凝土,成型較好,氣孔大小和分布較為均勻,可以起到保溫作用并達(dá)到A級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)。這樣不但解決了建筑廢棄物的環(huán)保治理問(wèn)題,而且有助于資源的再生再利用。

            2、

            大理石廢料的利用

              大理石在開(kāi)采切割和磨拋過(guò)程中大約有70%轉(zhuǎn)變?yōu)閺U料,由此造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。白色類大理石產(chǎn)生的廢漿含有碳酸鈣,彩色大理石的廢漿中除含有碳酸鈣外還含有氧化鐵、鎂、錳等。由于加工石材時(shí)沒(méi)有使用污染性外加劑,所以可將大理石廢料看作是一種很純的化學(xué)產(chǎn)品,并且在工業(yè)和生態(tài)學(xué)中使用。

              2.1、生產(chǎn)碳酸鈣

              將大理石廢料濕法球磨后過(guò)抽濾,洗滌,干燥,篩分。然后于水熱反應(yīng)釜中與氫氧化鈉溶液和晶形控制劑混合,分散后進(jìn)行水熱處理。水熱處理后粉體經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥、篩分得碳酸鈣粉體。

              2.2、生產(chǎn)石灰

              大理石為碳酸鹽礦物,含氧化鈣高達(dá)50-60%,平均按55%計(jì),燒失40-45%,平均按42%計(jì),合碳酸鈣96%以上。高溫焙燒后每處理1000kg干基大理石廢料可制得氧化鈣含量95%以上的優(yōu)質(zhì)石灰550kg。

              2.3、做為集料用于配制自密實(shí)混凝土

              我們開(kāi)展了利用大理石碎塊作為混凝土集料取代傳統(tǒng)的碎石灰石集料配制自密實(shí)混凝土的研究利用大理石廢(MW)代替石灰石(LS)進(jìn)行了配制自密實(shí)混凝土試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,自密實(shí)混凝土的工作性極大地取決于集料的特性,如容重、形狀和表面結(jié)構(gòu)等。然而,隨著水膠比的增加,集料的特性變得越來(lái)越不重要。使用LS和MW集料的自密實(shí)混凝土均可以得到最大的通過(guò)性和填充性。在最低水膠比時(shí),使用MW集料的自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度比用LS作集料的自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度低6%。低水膠比條件下,在自密實(shí)混凝土中使用大理石集料替代石灰石,強(qiáng)度不會(huì)有明顯的降低。

              2.4、替代石灰石用于煅燒硅酸鹽水泥

              廢大理石粉CaO含量高,SiO2含量低,從化學(xué)成份看,廢大理石粉相當(dāng)于較高品位的石灰石礦。廢大理石粉比表面積高,為超細(xì)微粉,這一物理特性顯著增加了大理石粉反應(yīng)活性,從而抵消了廢大理石粉結(jié)晶程度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、反應(yīng)能力低等足。因此,廢大理石粉是優(yōu)質(zhì)的煅燒硅酸鹽水泥熟料的石灰質(zhì)原料。將30%廢大理石粉替代天然石灰石配料可以在新型干法水泥旋窯煅燒出品質(zhì)優(yōu)良的硅酸鹽水泥熟料。廢大理石粉替代石灰石配制的水泥生料在旋窯內(nèi)煅燒過(guò)程理想,表現(xiàn)為熟料燒失量和f-CaO低、28d抗壓強(qiáng)度高,生料易燒性好,窯內(nèi)熱工狀況穩(wěn)定,旋窯系統(tǒng)對(duì)30%廢大理石粉替代石灰石配料適應(yīng)性良好。

              將廢大理石粉用于生料配料及生料粉制備過(guò)程,可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序,提高生料磨機(jī)產(chǎn)量,有利于降低生料生產(chǎn)過(guò)程中的電耗。大規(guī)模利用廢棄大理石粉替代天然石灰石配料,采用新型干法水泥旋窯生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料,能全部消納所在地及周邊石材加工業(yè)排放的大理石粉廢渣,有望徹底解決石材加工業(yè)廢棄大理石粉嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境的問(wèn)題,恢復(fù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng),變廢為寶,促進(jìn)石材加工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,具有十分顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

              2.5、生產(chǎn)人造石

              首先將大理石的廢料粉碎,然后對(duì)大理石粉體進(jìn)行濕法球磨改性,使大理石粉體燒結(jié)活性得到改善。改性時(shí)使用的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑是一類低分子有機(jī)硅化合物,起著連接無(wú)機(jī)相與有機(jī)相的橋梁作用,其通式為RSiX3,式中R代表與聚合物分子有親和力或反應(yīng)能力的活性官能團(tuán),X代表能夠水解的烷氧基。在進(jìn)行偶聯(lián)時(shí),首先大理石表面的活性基團(tuán)與偶聯(lián)劑中的R基進(jìn)行吸附反應(yīng),然后與硅原子相連的X基水解,生成硅醇鍵(Si-OH),大理石粉體顆粒表面上的Si-OH相互脫水縮合反應(yīng),縮合成M-Si-O-Si-M共價(jià)鍵(M表示大理石粉體顆粒表面),形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜覆蓋在大理石粉體顆粒表面,從而提高了大理石的強(qiáng)度。

              經(jīng)過(guò)鈦酸酯偶聯(lián)劑表面處理后,鈦酸酯偶聯(lián)劑與大理石粉末表面的自由質(zhì)子形成化學(xué)鍵,主要是Ti-O鍵,讓大理石粉末表面覆蓋一層有機(jī)分子膜,使其表面性能發(fā)生了變化,進(jìn)而達(dá)到改性的作用。改性之后分別加入氫氧化鋁、硅溶膠、玻璃粉等填料,填料在一定溫度下融化成液態(tài),具有一定的流動(dòng)性,可以填充顆粒間的空隙,進(jìn)而提高了人造大理石的致密度。

              選用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)大理石粉體進(jìn)行表面改性,加入3%的氫氧化鋁和2%的玻璃粉作為填料,低溫?zé)Y(jié)后可得到致密、高強(qiáng)度的人造石大理石。該工藝對(duì)大理石廢料進(jìn)行了合理的利用,不僅緩解了大理石從開(kāi)采到加工過(guò)程中造成的資源浪費(fèi)問(wèn)題,而且對(duì)保護(hù)環(huán)境也起到了積極作用。

            3、

            結(jié)語(yǔ)

              綜上所述,石材加工廢料雖然為工業(yè)固廢,但具有一定的可利用性。其長(zhǎng)期積存不僅占用土地,而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,在環(huán)保要求日益提高的今天,己成為影響石材行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。通過(guò)采取技術(shù)措施對(duì)其進(jìn)行資源化利用勢(shì)在必行。文中所提出的幾種綜合利用方法,為石材廢料的資源化利用提供了一些可行途徑。

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