【摘 要】
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碱渣和陶瓷抛光渣分别为工业生产纯碱和建筑瓷砖过程中产生的废渣,我国纯碱、瓷砖产量巨大,工业生产同时带来了大量废渣。目前,两种工业废渣的主要处理方式是堆积存放和浅层填埋处理,但该方式严重破坏了生态环境、浪费了土地资源、对人类健康造成严重损害,工业废渣资源化处理是亟待解决的难题。本文以广东省南方碱业有限公司排放的碱渣和广东省佛山市东鹏陶瓷厂排放的陶瓷抛光渣为研究对象,在对碱渣和陶瓷抛光渣不同的处理方式
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碱渣和陶瓷抛光渣分别为工业生产纯碱和建筑瓷砖过程中产生的废渣,我国纯碱、瓷砖产量巨大,工业生产同时带来了大量废渣。目前,两种工业废渣的主要处理方式是堆积存放和浅层填埋处理,但该方式严重破坏了生态环境、浪费了土地资源、对人类健康造成严重损害,工业废渣资源化处理是亟待解决的难题。本文以广东省南方碱业有限公司排放的碱渣和广东省佛山市东鹏陶瓷厂排放的陶瓷抛光渣为研究对象,在对碱渣和陶瓷抛光渣不同的处理方式研究的基础上,提出了碱渣-高岭土混合低温煅烧的工艺制备硅酸盐材料的技术路线,研究了碱渣和高岭土混合煅烧的工艺参数及利用工业废渣制备蒸压硅酸盐材料的关键技术,制备出了抗压强度达46.0Mpa,吸水率为8.0%,软化系数为0.93的蒸压硅酸盐材料,为工业废渣的综合利用提供了理论支撑。本文首先对碱渣、陶瓷抛光渣、高岭土的粒度进行分析,并对碱渣进行了烘干球磨处理、高温煅烧处理、与高岭土混合低温煅烧处理三种不同的处理方式,对陶瓷抛光渣进行了烘干球磨处理。研究表明:破碎碱渣、破碎陶瓷抛光渣经球磨处理制成的微细粉末分别可作为蒸压硅酸盐材料的矿物掺合料和硅质材料;碱渣经煅烧温度为900℃、煅烧时间为2h处理后可作为制备蒸压硅酸盐材料的钙质原料;8:2配比的碱渣:高岭土混合料加入120%水、3%的萘系分散剂分散性能最好。然后研究了球磨、煅烧碱渣和球磨陶瓷抛光渣制备蒸压灰砂制品的生产工艺、最佳掺量及最佳配比,并XRD、SEM分析了废渣对蒸压灰砂制品的影响机理。研究表明:球磨处理碱渣小于8%时可以提升制品性能,其中4%掺量下性能最佳;灰砂制品性能随煅烧碱渣掺量的增加先降低再提升,掺量超过20%后性能又有所下降,其中20%煅烧碱渣制得的制品性能最佳。当陶瓷抛光渣代替磨细砂粉作为硅质材料时,制品性能随陶瓷抛光渣掺量的增加而提升。通过XRD、SEM分析发现,蒸压灰砂制品性能变化的原因是掺入不同原料后,在蒸压条件下生成的水化硅酸钙种类和数量发生了变化。最后本文提出了碱渣-高岭土混合低温煅烧制备蒸压硅酸盐材料的技术路线,通过试验研究,找到了碱渣-高岭土混合料在低温下的最佳煅烧工艺参数,再研究了碱渣-高岭土混合煅烧料配合水泥、磨细砂粉、细砂、陶瓷抛光渣制备蒸压硅酸盐材料的最佳掺量、配比及工艺,同时利用XRD、SEM分析了蒸压硅酸盐材料的物相及形貌。研究表明:8:2配比的碱渣-高岭土混合料经煅烧温度为700℃、煅烧时间为3h的条件处理后,煅烧料中物相主要是C12A7、C2S、Ca SO4和未反应的碳酸钙晶体,另发现煅烧料在蒸压水热条件下会产生水化石榴石。碱渣-高岭土混合煅烧料配合水泥、磨细砂粉、细砂、陶瓷抛光渣在一定压力下可制备出性能优越的蒸压硅酸盐制品。综合成本因素,确定蒸压硅酸盐材料的最佳配比为45%碱渣-高岭土8:2煅烧料、5%水泥、20%磨细砂粉、30%陶瓷抛光渣,最佳成型压力为20Mpa,该配比在压力1.3Mpa、温度192℃、恒温时间8h的蒸压条件下制得的试件抗压强度达46.0Mpa,容重为1810kg/m3,吸水率为8.0%,软化系数为0.93。蒸压硅酸盐制品的一重要强度来源是C12A7、C2S转化而成的CSH（B）、托贝莫来石和铝代托贝莫来石。本文成功将碱渣和陶瓷抛光渣处理后运用于制备蒸压灰砂制品和蒸压硅酸盐制品,制备出了性能高于《GB/T 11945-2019蒸压灰砂实心砖和实心砌块》MU30级的蒸压灰砂制品,以及性能高于《CJ/T 400-2012再生骨料地面砖和透水砖》MU40等级地面砖的蒸压硅酸盐制品。本文具有创新性,且成果显著。
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