一、前言
加強環境、生態、資源保護是我國一項重大經濟政策,也是國民經濟和社會發展中的一項長遠的戰略方針。建設節約型社會,是我國經濟社會持續發展的目標之一。拋光磚是近幾年發展起來的高檔建筑裝飾材料,日益受到廣大用戶的青睞,以生產拋光磚的企業為例,浙江省有生產線2O余條,全國生產線有上百條。由于采用拋光生產工藝,因而必定帶來拋光物質和半成品的在拋光時所產生的廢渣。據統計,每生產1m2拋光磚產生廢渣量約達1.95kg,全國拋光磚生產線每年可產生廢渣幾十萬噸,會產生一定的后期處理和環境污染問題。目前,國內外大都采用地下埋放的方法處理。這樣既需要堆場,從經濟和環境上講又都不合理;既占用土地,又影響或污染周邊環境。淤泥是黏土磚生產的替代原料,利用浙江省密布水網的淤泥和豐富的灘涂、海涂淤泥制磚,即可解決毀田制磚問題,又可疏浚河道,提高抗洪、通航能力,一舉多得。但淤泥由于含水量過高,脫水周期較長,同時干燥收縮和干燥敏感性過大,必須與優質黏土或瘠性料摻合才能使用,因而其應用范圍受到限制。
合理利用二次再生資源,減少周邊環境污染,造福人類,是當前人們所關注的課題。本文介紹根據拋光磚廢渣、河道淤泥的化學組成和物理性能等特性,結合燒結多SLY#的生產工藝的機理,通過對淤泥和拋光磚廢渣的優化組合研制環保型燒結多SLY#的過程。將廢渣和淤泥混合, 使高塑性的淤泥降低塑性,使過軟的泥料硬化,減少或消除擠出過程中的分層,降低磚坯干燥收縮和干燥敏感性,以滿足生產燒結多孔磚的工藝要求,并達到處置消納廢渣和淤泥的日的。
二、原料分析
1、拋光磚廢渣
拋光磚廢渣主要為在拋光磚生產過程中由?;u在表面拋光時與砂輪磨料研磨產生的渣泥,其顆粒細度大,為瘠性料,含石英和玻璃相、莫來石等晶相。
經化學分析,拋光磚廢渣的主要化學組成為:Al。0 18%~21%,Si0 67%~7O%,Fe。0。低于1%,K20+Na. 0 6%~8%,以及少量的SiC、Si N 、色料等。
2、淤泥
淤泥是一種以含水鋁硅酸鹽為主的各種礦物的混合物, 為礦物巖石碎屑和有機腐化物等組成的混合物,其礦物晶體中含有長石等多種熔劑型礦物和有機物質,顆粒較細,可塑性高。經物理性能分析,淤泥的塑性指數(IP)為l3~15,屬易熔黏土,焙燒后呈淺紅色。
經化學分析,淤泥的主要化學組成為:A 1. 0l2%~ 15%, SiO ,55%~ 60%,Fe一0 6%~ 8%,K2O+Na,06%~8%,CaO+MgO低于1%,以及有機質及化合水5%左右。
三、實驗室試驗
1、摻合比試驗
試驗料經烘T,根據原材料的特性,將廢渣與淤泥以不同摻合量進行配比試驗,人工混料均勻后,按試驗要求成型、編號,測定其成型難易程度、干燥收縮率、干燥敏感系數等,并在設定的不同燒結溫度下進行燒結程度、燒結溫度范圍、燒成線收縮和吸水率試驗,求得最佳配合比。
2、燒結溫度和燒結溫度范圍試驗
將不同配比試樣分別在燒結爐內分別在900℃、950℃ 、1000℃ 、1050℃ 、1100℃ 、1150℃ 、1200℃條件下燒成,然后進行燒成收縮和吸水率的測定。
3、結果與分析
對不同配合比的磚坯試樣進行塑性指數、干燥收縮率測定, 并在設定的燒結溫度下進行燒結試驗,測試燒結收縮率、吸水率、抗壓強度等性能,其結果表明:
(1)隨著廢渣摻量的增加,試樣的塑性指數隨之降低;從成型的難易程度來看,當泥渣摻量為30%以上時,擠出成型較為困難;結果表明,廢渣摻合量范圍以20%~30%為佳。
(2)隨著廢渣摻入量的增加,試樣的燒結溫度隨之提高,當廢渣摻量范圍為20%~30%、燒結溫度在900 1050℃時,試樣燒結程度好,收縮小,吸水率和強度也很理想: 當廢渣摻量為30%以上、燒結溫度在1000~1050℃時,燒結性能差, 吸水率大,強度低;燒結溫度在1l00~1200℃ 時,試樣燒結程度好,收縮小,吸水率和強度也很理想,但由于燒成溫度偏高,能耗增加,產品成本提高,經濟尚不合理。
(3)從試驗結果看,廢渣最佳摻合量范圍為20%~30%,樣品最佳燒結溫度范圍為900 1050℃ 。
四、工業性生產試驗
在實驗室研究得出的試驗配比和參數的基礎上,根據實驗室試驗數據,選定較為理想的摻比料,在生產廠家的配合下,利用現有的制磚工藝生產條件下,進行了工業性生產試驗。
試驗中,拋光磚廢渣與淤泥的重量比分別采用15:85、20:80、25:75、30:70:主要生產設備包括計量稱、皮帶輸送機、雙軸攪拌機、對輥機、擠出成型制磚機、輪窯;生產工藝為,拋光磚廢渣、河道淤泥、煤渣經計量、混合配料、攪拌后,送至真空制磚機擠壓成型,成型后的試驗磚坯碼于堆場自然干燥后,采用輪窯在950~1000℃ 下焙燒,制成成品。
分析批量生產試驗結果, 成型的難易程度顯示, 由于淤泥和拋光磚廢渣原料本身水分較高,擠出成型時,坯體容易變形,控制成型水分是關鍵;干燥情況顯示,摻入廢渣與不摻廢渣比較,不摻廢渣的坯體干燥收縮大,坯體開裂較多,摻入廢渣的坯體_T燥收縮減小,坯體開裂較少,明顯比黏土磚要好,燒結溫度與黏土磚相近,成品無出現過燒和生燒現象。試樣的主要性能指標經測試,均較為理想,產品各項性能指標均符合GB13544— 2000《燒結多孔磚》標準。
五、結論
根據實驗室試驗和工業性生產試驗,我們認為:
1、淤泥和拋光磚廢渣替代黏土生產燒結多孔磚是可行的,最大摻量可達30%以上,最佳摻量范圍為20%~30%,具體要結合淤泥特性。
2、利用淤泥和拋光磚廢渣替代黏土生產燒結多孔磚,其工藝與普通制磚工藝相同,變化不大,其特點為,配比應掌握準確,加強攪拌擠出等工藝,最佳焙燒溫度范圍為950 1050℃ 。
3、利用淤泥和拋光磚廢渣替代黏土生產燒結多孔磚的研制成功,對全面禁止使用黏土實心磚,為黏土磚生產企業尋求企業生存出路問題, 以及利用淤泥、廢渣提供了一條新的途徑,既可解決毀田制磚問題,又可疏浚河道,提高抗洪、通航能力,還對解決陶瓷生產企業拋光磚廢渣處理、減少環境污染起到相當大的作用,一舉多得,因而具有一定的現實意義和較好的社會、經濟效益。