煤化工一般工業固廢的不同比例壓實探索

摘要：近年來，煤化工逐步形成產業化格局。煤化工會產生大量一般固廢，粉煤灰、爐底渣、氣化粗渣和氣化細渣分別具有不同的特征。使用裝載機推平壓實筑壩時，應根據不同特征選擇固廢填埋場筑壩的固廢種類。本研究以氣化渣、鍋爐渣、粉煤灰為原料，制備不同類型的試塊，開展固廢壓實成型試驗，通過強度對比確定各類固廢壓實成型特征，為各類固廢處置過程的推平、壓實提供依據。

關鍵詞：煤化工；一般工業固廢；氣化渣；鍋爐渣；粉煤灰；壓實

中圖分類號：X784 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）03-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.014

Abstract： In recent years， coal chemical industry has gradually formed an industrial pattern. The coal gasification union generates a large amount of general solid waste， and fly ash， furnace bottom slag， gasification coarse slag， and gasification fine slag have different characteristics. When using a loader to level and compact a dam， the type of solid waste used in the construction of a solid waste landfill should be selected based on different characteristics. This study uses gasification slag， boiler slag， and fly ash as raw materials to prepare different types of test blocks and conduct solid waste compaction tests， and determines the compaction characteristics of various types of solid waste through strength comparison， providing a basis for the leveling and compaction of various solid waste disposal processes.

Keywords： coal chemical industry; general industrial solid waste; gasification slag; boiler slag; fly ash; compaction

近年來，煤化工逐步形成產業化格局，每年產生大量一般工業固廢，固廢以鍋爐產生的粉煤灰、爐底渣，氣化爐產生的氣化粗渣、細渣為主，另有水處理裝置產生的少量污泥，各類煤化工一般工業固廢以進入固廢填埋場進行填埋處置為主。固廢填埋場接收煤化工一般工業固廢后，因各類固廢理化性質不同，在處置過程中應采取不同的推平、壓實及防塵降塵措施[1]。為探索氣化渣、粉煤灰、鍋爐渣及按不同比例混合的固廢壓實成型特性，為渣場固定化排渣作業提供基礎技術數據，開展專項試驗。

1 試驗流程

1.1 準備工作

試驗人員在1號渣場庫區現場取樣，氣化渣、鍋爐渣、粉煤灰各采集30 kg樣品，制作100 mm×100 mm×100 mm的固廢試塊，用于開展固廢壓實成型試驗。試驗人員提前聯系工程檢測企業，采用氣化渣、鍋爐渣、粉煤灰及三類固廢的不同混合試樣開展強度檢測。試驗人員負責設計并聯系機械制造企業制作100 mm×100 mm×100 mm的固廢試塊制作模具，實物圖如圖1所示，設計圖如圖2所示。

1.2 試驗設備與器材

固廢試塊制作模具配備3組，電子臺秤配備1臺。混凝土實心試塊配備2塊。鐵錘配備1把，活動扳手配備2把，膠桶配備2個，毛刷配備1個。

1.3 試驗步驟

煤化工一般工業固廢壓實成型試驗的配合比設計如表1所示。試驗人員通過電子臺秤準確稱取相應質量的氣化渣、鍋爐渣和粉煤灰樣品，然后將其倒入小桶內，通過人工攪拌方式充分混勻后對樣品進行編號，確保樣品無明顯水分溢出。

組裝調試好3組固廢試塊制作模具，確保水泥試塊能覆蓋并通過錘擊進入模具中進行壓實[2]，模具內壁四周及底板部位涂刷適量潤滑油，保證拆卸模具時固廢樣品不粘連模具。將標記好的固廢樣品導入100 mm×100 mm×100 mm的固廢試塊制作模具中，確保固廢試塊制作模具充分填充后使用混凝土試塊覆蓋模具上方，通過大錘錘擊混凝土試塊（50次）將固廢樣品壓實成型。

待固廢試樣結塊3 d后拆卸模具，觀察各固廢樣品是否能壓實而形成具有一定強度的試塊，可結塊成型的試塊樣品送至工程檢測企業測試強度，并做好測試記錄。制作固廢試樣時，要根據固廢樣品實時含水率，考慮是否添加水，保證樣品表面無明顯水分析出。

2 試驗結果

分別按照不同的配合比添加固廢樣品，然后加入適量水，利用模具制作固廢試塊，錘擊壓實后結塊3 d，試驗結果如圖3至圖8所示。試驗結果顯示，第3組、第5組和第6組結塊形成具有一定強度的試塊，第1組、第2組和第4組均無法形成一定強度的完整試塊。

依據《混凝土物理力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2019），對形成一定強度的3塊試塊進行抗壓強度測試。結果顯示，第3組粉煤灰試塊抗壓強度為0.55 MPa；第5組鍋爐渣和粉煤灰試塊抗壓強度太低，無法測出數值；第6組氣化渣和粉煤灰試塊抗壓強度太低，也無法測出數值。

3 結論

氣化渣、鍋爐渣和粉煤灰三類固廢中，只有粉煤灰可單獨壓實成型，且試塊具有一定強度（0.55 MPa）。氣化渣、鍋爐渣與粉煤灰按一定比例混配后，可壓實成型，但抗壓強度太低，工程試驗設備無法檢測具體數值。粉煤灰具有較好的壓實特性，試塊具有一定強度，它是較為優質的筑基材料。若將氣化渣、鍋爐渣用作筑基材料，則應根據現場實際需求，摻混部分粉煤灰。但是，固廢壓實成型試驗依然存在部分亟待解決的問題。一是固廢試塊制作數量較少，試驗結果存在偶然性，數據代表性不足，各類固廢試塊應不少于3塊。二是3類固廢按不同比例混配后，不同組分是否發生反應有待進一步觀察。三是固廢填埋場推平與壓實過程無模具束縛，現場壓實達不到試驗的理想條件，需要進一步修正。

參考文獻

1 孫 琦，王寶冬，李振山，等.煤電/煤化工廢物協同處置與循環利用技術及示范[J].科技資訊，2016（10）：175-176.

2 徐俊明，張吉雄，黃艷利，等.充填綜采矸石-粉煤灰壓實變形特性試驗研究及應用[J].采礦與安全工程學報，2011（1）：158-162.

收稿日期：2024-01-02

作者簡介：劉夏青（1986—），女，山西孝義人，工程師。研究方向：一般工業固廢綜合利用。