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石材加工废料综合利用的初步研究

文档作者：张敖荣文档来源：宜兴钢铁实业公司水泥厂		点击数：	更新时间： 2021年04月20日
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废料综合利用的初步研究

(宜兴钢铁实业公司水泥厂) 一
宜兴钢铁实业公司是集轧钢、炼钢、炼
铁、水泥生产为一体的实业公司，其中水泥生
产规模为年产水泥20万t 为解决本公司矿
渣供应不足和生产425R型普通水泥的需要，
本市大理石公司提出综合利用石材工业加工
废泥(以下简称 废料”)的设想 结合此设想，
笔者在对张诸地区石材工业调查的基础上，
对普通水泥掺加废料替代部分矿渣、石膏生
产425R型水泥进行了试验研究。从小磨试验
和生产实践表明，掺入少量的废料替代部分
矿渣、石膏而磨制的水泥，其和易性、耐磨性、
水泥胶砂的密实性得到明显的改善，并能提
高水泥的早期强度，调节凝结时间 对企业综
合经济效益提高亦有帮助。
1 课题提出及废料的物化性能
经初步调查，张诸镇石材(大理石，花岗
岩)废液经沉淀后的干物料年排放量约2万t
(千基)，仅沪美太理石厂一家年排放量约
5000t(干基)；石材加工厂基本在张诸镇东南
方向·属镇上游，对水源污染特别严重。每年
约有几千吨废料堆积在水处理场周围，直接
影响生产用水循环}废料是无机碱性粉料，没
有肥力，破坏农作物生长，干燥后随风飞扬又
严重地污染环境。因此研究石材废料的综合
利用是很有社会意义的。
从石材生产工艺过程可知．废料是由研
磨下来的非常细的百材渣(大部分为大理
石)，磨头或睹料的粉粒组成．这些颗粒悬浮
在泥浆中，经沉淀、混凝和脱水后形成泥饼
石材加工材料的构成和工艺流程决定了废料
的矿物组成相对比较稳定，且颗粒非常细这
样两个基本特点。废料的矿物组成以白云石
~CaMg(CO ) ]和方解石~CaCO ]为主，其次
为刚玉(AI Os)及石英(SiO )等，对废料取阵
进行x衍射分析证实确有上述矿物存在 且
CaCO；含量较高，烧失量比例也很大
废料的颗粒很细，直观其细度与水泥颗
粒相似。标准筛0．080ram 的筛余量为2 。～
5 ，电镱观测废料颗粒的形状为l一10“m
的不规则颗粒，表面平滑无孔。内比表面积约
6000cm ／g，松散容重约950kg／m ，废料溶液
略呈碱性，PH值1O左右。废料含水率约60 c。
一8O ，离心脱水后的泥饼含水约1 7 ．自然
风干后的含水约5％ 一lO ，以上数据有一定
的变化范围 泥浆在沉淀过程中，不同的沉淀
部位其细度含水等数据各不相同。
2 试验
2．1 试验用的混台材及熟料
其成分见下列各表。
寰l 废科的化掌或舟 (
桡失■ l SiO Feto3 A11O， f Cso } Mgo 总量
‘2 49 1 0．42 0．11g 0 228 l 55．71 l D 940 99 91
注 虞井来自沪羹太理石厂
一26 —
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水泥·石灰
霞； 租1t 向 柏托牛成靠 ‘
烧失t si0 A】lO， l 2o CaO MgO l 总t
0．21 29．20 l3．70 l 2．68 39，42 11．42 96．63
注：矿渣来自宜舟钢铁心司炼技厂
表3 熟料化学成分、矿物组成殛率值
烧失t 0 <，《) A1 2O ( ) Fe：O，( ) CaO( ) MgO(，；) |-CaO( )
0．5—1 6 20— 2l 5．0— 5．5 5 5——6 0 62— 64 2．0- 2．5 2 0— 3．0
C，s( ) C2s( ) c A( ) c AF( ) KH门(H一
43— 50 25— 30 4— 7
一! ／ 1． 8O 2．0 0 80 1 0
／ 5一m 87
注；熟料 宜 钢技公司建材厂生产
2．2 废料代替部分矿渣对水泥强度的影响
掺入量不超过l5 混台材(如矿渣)磨制
的普通水泥，3d，7d的强度随矿渣掺入量增
加而降低，而28d龄期由于矿渣在碱性激发
剂的作用下发挥活性而使强度回升。在生产
中矿渣掺量增加对降低水泥生产成本很有
利，但水泥的早期强度不能稳定地达到425R
型水泥的要求。试验证明利用宜兴钢铁公司
建材厂 l_7×7m 机立窑生产的熟料，在普
通水泥中掺入少量的废料代替部分矿渣不但
改善水泥的某些性能，而且能提高水泥各龄
期的强度，尤其早期强度
试验结果证实：① 普通水泥中混合材掺
量相同时，单掺矿渣的水泥强度均比比双掺
矿渣和废料的水泥低；② 双掺与单掺相比，早
期强度提高最为显著；③ 以废料6 替代矿渣
的效果最佳。
双掺矿渣、废料克服了单掺矿渣时水泥
泌水性较大及降低水泥早期强度的缺点．双
掺后的水泥各龄期强度较高．解决了宜兴钢
铁公司建材厂生产425R型普通水泥时3d抗
压强度偏低的问题．3d抗压实际达到26．5
MPa以上 安定性也得到改善(湿废料能加
速f—caO诮解)。
2．3 废料代替部分石膏
在磨制水泥时，掺加一定量的石膏起到
调节凝结时间的作用。此外石膏在水化时又
起到硫酸盐激发剂的作用，特别是在普通水
泥中掺入较多矿渣(<1 5 )时适当多掺石膏
对水泥强度有利。但石膏的掺入量超过一定
量时，水泥凝结硬化后，过多的CaSO 继续与
水泥中的caA反应生成硫铝酸钙，使件积膨
胀影响水泥的后期强度；若石膏的掺入量过
少则起不到调节凝结时间的作用。据有关资
料介绍：石灰石中CaCO 与石膏中的CaSO
一样，也与水泥中的c，A反应生成难溶的碳
铝酸钙，反应也消耗部分的c A．因此．石灰
石虽然作为混合材掺入，但在水泥水化时．同
样可替代部分石膏的作用。在满足水泥凝结
时间要求的情况下，掺有石灰石的水泥其石
膏的掺入量可比未掺石灰石的水泥少些。废
料与石灰石性能相当，同样可以代替石膏
试验表明：以废料代替石膏．若量过多．
则凝结时间不正常；未掺废料的水泥其百膏
掺入量5 时，水泥凝结时间正常，而石膏掺
入量3 水泥凝结时间不正常f当石膏掺入量
3 ·再掺入5 的废料的水泥，其凝结时I'o：正
常，对强度无影响 由此可以说明：水泥中掺
入的废料代替了部分石膏的作用，水泥中
sOs含量以1．20 为下限，l 990年开始将这
一指标用于宜钢建材厂的生产实践
3 生产实践
用废料代替部分矿渣、石膏生产425R型
普通水泥的工艺，建材厂已用于生产实践．且
长期坚持使用。公司水泥厂也已利用废料生
产425R型水泥。生产实践证明，废料掺量不
一27 —
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水泥·石灰
超过6 ，水泥3d抗压强度高于26．5MPa，水
泥质量良好 建材厂从1990年6月一1993年5
月期间出厂425R型普通水泥合格率1oo ，
28d抗压强度富裕合格率100 ，出厂水泥烧
失量为3．5 一4．5 ，施工单位反映良好(如
吴县新区开发总公司)，出厂水泥实物质量见
袅4。
衰4 425R出厂水泥实物质量
稠度 烧失量 SO, 凝结时问(hlrain) 细度 安定性 强度(MPa)
编号
‘ ) ‘ ) ( ) 韧艇 蛙凝 ( ) 3d 28d
25．0 2． 0 3105 音格 4．5 l 28．6 55．8
25．0 2．05 3I25 8．0 音格 5．2 l 27．6 7 5 51．6
25．0 lJ 70 音格 5．1 l 26．8 52 9
25．O 1．53 1I55 音格 5．2 } 28．6 49 9
5 25．O 3．99 l 42 2I5l 8 O 旨格 5 8 } 29．6 8．4 52．9
lll5 2I 20 j 5 2 音格 5．9 l 29 6 7．B
注，水泥为宜辩锕轶，^、司出厂l齄辑由无坼市建科所抽洲
采用废料时，生产中应注意：① 要控制好 改善和易性，改善制品外观质量和节约部分
熟料烧失量小于1．7 ，合格率达80 以上； 水泥的效果．笔者在宜兴市新型复合材料厂
② 出磨水泥烧失量应小于4．5 ；@废料代替 做过生产空心砌块的试生产．技经指标较好
部分石膏，其用量的生产控制范围较窄，难度 废料可以用来配制和易性极佳的低标号砌筑
较大，故要有较好的配料操作技术和计量设 水泥。笔者在1991年度与无锡市建科所做过
各 出磨水泥so,每班测定4次，合格率达 小样及批量试生产，效果较好．但具体生产工
60％以上，并做好搭配均化。 艺流程经济成本等问题有待进一步研究
由于使用废料，既缓解了我公司矿渣供 (2)废料可通过高温般烧分解成氧化钙
应紧张的状况，又获得了较大的经济效益 细粉，它是用途广泛的气硬性胶凝材料。当温
1990年6月至1 993年5月矿渣平均价100元，I 度900℃时，废料中的碳酸钙只需10-15min
(折干基)，建材厂共生产水泥5．2万t，石材 就完全分解，笔者1992年7月 验成功。煅烧
废料平均掺入量5 ，吨价平均7元(运输费)， 后的粉状石灰活性较高优于磨细生石灰粉．
共掺入石材废料2600t，获得经济效益24．18 且白度较高，可以代替生石灰粉。《石材加工
万元． 废泥直接煅烧活性粉状石灰》在1 992年10月
在水泥中掺入少量石材废料用以代替部 已通过宜兴市大理石公司育关技术^员论
分矿渣时也起到代替部分石膏的作用 1990 证，笔者目前与宜兴市侨联应用研究所合作
年6月以前建材厂水泥sOs控制在2．0 士 用“沸腾炉般烧粉状石灰”进行开发研究。废
0．2，石膏掺加量平均为5．5 }1990年6月后 料综合利用的研究仅为初步，目前只有部分
水泥SO,控制在1、6 士0．2，石膏平均掺加 替代矿渣、石膏生产425R型水泥大批量工业
量为3、8 ，共节约石膏884t，获得经济效益 性生产。如砌筑水泥，建筑制品活性粉状石灰
6．45万元。合计以上两项共获经济效益30，63 尚待深入研究，以解决宜兴市大理石公司石
万元。 材废料的综合利用问题，变废为宝。
4 其他
(1)以适量废料细粉掺入水泥中(掺量一
般为1o％ 一20 )试制成小型水泥制埽，获得
一28 一

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