分析工業固廢電石渣在節能和環保材料中的高值化利用

孫夢雅

摘 要：文章針對新型建材工藝進行分析，重點闡述電石渣在制作蒸壓磚中的應用，包括產品類型、用途、工藝流程以及性能評估等方面，對電石渣在其他環保材料上的應用領域與方法進行探討，力求通過研究使更多工業固廢得到高值化應用。

關鍵詞：工業固廢電石渣;節能環保;高效應用

在社會經濟飛速發展之下，我國的資源儲備日益匱乏，提高資源利用率成為大勢所趨。在工業生產中產生的大量固廢電石渣，可在節能環保材料中得到高效利用，如制作蒸壓磚、加固土壤、作為脫硫劑等，具有較強的物化性質與經濟性，可在一定程度上緩解當前資源短缺的情況，實現工業可持續發展。

1? ? 新型建材簡介

新型建材與傳統的磚瓦、砂石等建筑材料有所不同，是新的建筑材料品種，主要包括新型墻體材料、新防水密封材料、新保溫隔熱材料與裝修裝飾材料4種類型。以高分子防水卷材為例，其市場占有率在19%左右，主要應用于中小型企業中。但與發達國家相比，我國在工業固廢高值化利用方面仍有較大的上升空間，未來將逐漸實現產品、配套材料與施工機具的配套供應。

2? ? 電石渣在制作蒸壓磚中的高效應用

2.1? 產品類型與用途

當前蒸壓磚系列產品有3種，即石膏類、粉煤灰類、灰砂類。分別采用不同的原材料、不同的配比生產出不同特性的蒸壓磚?？筛鶕數嘏c周圍建材市場的實際需求，對主要產品的名稱、規格等信息進行確定，磚體尺寸有標磚、配磚、盲孔磚、多孔磚系列，為保證滿足建筑企業的特殊施工需求，可以定制大砌塊系列。該產品適用于民用、工業廠房、市政工程，作為建筑墻體砌體材料使用，分為承重與非承重兩種類型。此外，在民用住宅小區、公共設施建筑物、工業廠房、圍墻與配套設施等行業中也得到了廣泛應用。

2.2? 工藝流程

生產工藝主要包括材料制備、攪拌、消解、粉碎、磚坯成型與蒸養幾部分。從整體來看，原料制備是根本所在，磚坯成型為基礎，最后的蒸養環節則是關鍵，三者之間相互依存[1]。在生產過程中，最重要的是攪拌和消化，攪拌均勻后通過粉混機粉碎一些較大的粒子，粉碎混合后進入消化倉，根據原料的不同調整消化時間，充分反應，打散、粉碎一些原材料結塊，消解完成后需要進行二次粉混，然后進入磚機料斗，等待壓制;壓制過程中要注意材料的尺寸和成型壓力;蒸養過程應注意加熱升溫時間，升溫不能太快，防止溫差過大對半成品產生不利影響，出現開裂等現象。

將電石渣、粉煤灰、尾礦砂、改性劑及其他一般固廢等原材料放入稱斗中進行計量，再通過皮帶輸送到攪拌機中，粉狀物料經過混合攪拌后，再用粉混機打散，必要的情況下在消解倉中進行消解，將物料再次投放到粉混機中二次破散后送入磚機成品料倉。根據特定程序將磚機注模壓制，將質量符合指標要求的成品磚經過機器人碼送到蒸養車，將質量較差的磚坯與廢料由皮帶運輸到前一個環節循環使用，碼垛后的蒸養車運送到蒸壓釜中，關閉釜門，在高溫、高壓狀態下利用飽和蒸汽進行蒸壓養護，排汽后開啟釜門，對成品進行養護、拆卸和打包。經過質量檢定后，與要求相符的合格產品出廠銷售，與要求不符的產品收集后由破碎制砂裝置制作成原料重新投入配料系統之中，循環生產[2]。

2.3? 性能評估

以蒸壓灰砂磚、粉煤灰磚為例，在水和激發劑的雙重作用、蒸壓條件下電石渣消化后生成的Ca（OH）2與粉煤灰中的活性SiO2進行水化反應后，生成水化硅酸鈣凝膠，此類水化物均勻分布，并包裹骨料中的顆粒，形成具有致密骨架結構的墻體材料，且具有較強的物理力學性能。在性能評估試驗中，選擇細度為0.08 mm的粉煤灰、SO3質量分數為35.42%和質量分數為2.00%的石膏以及CaO質量分數為65.01%、MgO質量分數為0.13%的電石渣、中細砂骨料開展實驗。在水固比為0.12、成型壓力為11～20 MPa、荷載時間為40 s的條件下，將材料放入60 ℃的環境中預養12 h，送入蒸壓釜后，2 h內氣壓升高到1.2 MPa，溫度升高到180～210 ℃，經過6～8 h的養護后自然降壓降溫，出釜1 d后對各項性能指標進行檢測。

粉煤灰摻量與其他條件固定時，電石渣摻量增加，抗壓強度值會顯著提升，與承重墻體強度等級力學性能指標相符。究其原因，電石渣在該體系中不但作為膠凝材料而存在，還發揮著激發作用，以Ca（OH）2為主要材料，可對粉煤灰的活性進行激發。當細砂摻量為38%時，力學性能與MU20強度等級相符合;當摻量減少時，力學強度顯著降低，可見細砂摻量控制在30%～40%為最佳狀態，能夠滿足MU20強度等級要求。細砂摻量與干燥收縮度之間具有緊密關聯，當中細砂摻量從32%提高到36%時，干燥收縮度下降34%。主要由于砂與Ca（OH）2之間發生反應，形成水硬性膠凝物質，并將其作為骨料填充在坯體中間，使鈣礬石的體積膨脹，由此降低干燥收縮度。此外，砂中部分物質與鋁酸鹽反應后生成鈣礬石，可加速C-S-H系統的水熱反應，促進水化硅酸鈣晶體的轉化，以此提高制品的強度。

3? ? 電石渣在節能環保材料中的應用

電石渣的應用范圍廣闊，除了在蒸壓灰砂磚、粉煤灰磚中具有優良應用效果，還在其他節能環保材料中得以應用。例如，作路基原料，與水泥和石灰高溫煅燒所消耗的能量相比，電石渣可應用到固化土之中，也可與外加劑結合后共同應用到加固土中，可節省大量能源，減少二氧化碳排放，為環境保護作出貢獻。此外，電石渣還是一種優良的建筑材料，可用來生產水泥、建筑砌塊、石灰等建材產品，采用5%的城市固體垃圾焚燒底灰與10%的電石渣可用來生產水泥，與傳統水泥相比，膨脹性較小，具有良好的使用性能，效果理想。

4? ? 結語

電石渣等材料的綜合利用具有較大的現實意義，可通過新型建材工藝，變廢為寶，不僅可以減少環境污染與危害，還可獲得更多社會和經濟效益，符合節能減排要求，有助于促進社會經濟的可持續發展。

[參考文獻]

[1]關多嬌，徐有寧，趙海.工業廢棄物—電石渣作為脫硫劑應用的現狀與發展探討[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2019（1）：27-31.

[2]鞠宇飛，張志舵，周寧宇.我國工業固體廢棄物在固土中的應用研究與展望[J].科技創新導報，2018（32）：146-147.