固體廢物制備建筑材料課件

第十章固體廢物制備建筑材料第十章固體廢物制備建筑材料10.1工業(yè)固體廢物的綜合利用工業(yè)固體廢物：主要包括冶金、化學、機械等工業(yè)生產(chǎn)部門的固體廢物。冶金工業(yè)：高爐渣、赤泥、鋼渣電力工業(yè)：粉煤灰和燃煤爐渣；化學工業(yè)：硫鐵礦燒渣、鉻渣和堿渣。鋼渣高爐渣10.1工業(yè)固體廢物的綜合利用工業(yè)固體廢物：主要包括冶金、2一、高爐渣的資源化（一）概述1.來源：生鐵冶煉時從高爐中排出的廢物。2.分類（1）按照冶煉生鐵的品種分類鑄造生鐵礦渣；煉鋼生鐵礦渣；特種生鐵礦渣。（2）按照礦渣的堿度分堿性礦渣；中性礦渣；酸性礦渣。高爐渣的堿度或堿性率，（質(zhì)量分數(shù)%）M0=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)堿性氧化物酸性氧化物一、高爐渣的資源化（一）概述高爐渣的堿度或堿性率，（質(zhì)量分數(shù)3.組成主要化學成分：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnOFe2O3和S等。其中SiO2、Al2O3、CaO占90%以上。

4.目前利用率：85%左右我國高爐渣大部分屬于中性礦渣，M0=0.99~1.08。屬于硅酸鹽材料，適于加工制作水泥、碎石、骨料等建筑材料。3.組成4.目前利用率：85%左右我國高爐渣（二）高爐渣的綜合利用1.水渣作建材（1）礦渣硅酸鹽水泥：我國產(chǎn)量最大品種（2）石膏礦渣水泥：適用于水工建筑混凝土和預制砌塊（3）石灰礦渣水泥：（4）礦渣磚（5）礦渣混凝土2.礦渣碎石的利用（1）配制礦渣碎石混凝土（2）在地基工程中的應用（3）在道路工程中的應用（4）在鐵路道碴上的應用3.膨珠作輕骨料4.其他應用（1）生產(chǎn)礦渣棉（2）生產(chǎn)微晶玻璃高爐渣混凝土水泥礦渣棉（二）高爐渣的綜合利用1.水渣作建材2.礦渣碎石的利用3.膨（一）概述1.來源：

煉鋼過程中排出的廢渣。鐵水與廢鋼中所含元素氧化→氧化物、金屬爐料帶入的雜質(zhì)、加入的造渣劑&氧化劑、脫硫產(chǎn)物和被侵蝕的爐體材料等組成。二、鋼渣的資源化

2.組成由鈣、鐵、硅、鎂、鋁、錳、磷等氧化物組成，其中鈣、鐵、硅氧化物占絕大部分。主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、橄欖石、鐵酸二鈣、游離石灰等。（一）概述二、鋼渣的資源化2.組成3.性質(zhì)堿度：R=CaO/(SiO2+P2O5)，低堿度渣、中堿度渣、高堿度渣。活性：鋼渣中具有水硬膠凝性活性礦物的含量。隨堿度而變化。穩(wěn)定性：鋼渣中不穩(wěn)定組分的含量，只有fCaO（游離氧化鈣）、MgO等基本消解完后才會穩(wěn)定。耐磨性：耐磨程度與礦物組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。耐磨指數(shù)為1.43，比高爐渣耐磨。目前利用率61%以上。0.78~1.8

1.8~2.5

>2.5利用以中高堿度渣為主3.性質(zhì)0.78~1.81.8~2.5（二）鋼渣的綜合利用1.用作冶金原料（1）作燒結(jié)熔劑鋼渣含40%~50%CaO，代替部分石灰石做燒結(jié)配料。（2）作高爐或化鐵爐熔劑另含有10%~30%的Fe和2%±的Mn。做熔劑不但能回收鐵，還可把CaO和MgO作為助熔劑，從而節(jié)省大量石灰石和白云石資源（3）回收廢鋼鐵：

一般含有7~10%的廢鋼及鋼粒。加工磁選后可回收90%的廢鋼鐵。（4）作煉鋼返回渣磷含量高的鋼渣熔劑（二）鋼渣的綜合利用1.用作冶金原料磷含量高的鋼渣熔劑2.用于建筑材料（1）生產(chǎn)鋼渣水泥

高堿度鋼渣含有和水泥相類似的硅酸三鈣、硅酸二鈣及鐵鋁酸鹽等活性物質(zhì)，具有好的水硬膠凝性?！嗫沙蔀樯a(chǎn)無熟料或少熟料水泥的原料，也可作為水泥摻和料。但早期強度低，性能不夠穩(wěn)定。鋼渣水泥我國目前生產(chǎn)的鋼渣水泥主要有：以石膏作激發(fā)劑的無熟料鋼渣礦渣水泥以水泥熟料為激發(fā)劑的鋼渣水泥（2）作筑路與回填工程材料做工程材料有基本要求2.用于建筑材料鋼渣水泥我國目前生產(chǎn)的鋼渣水泥主要有：（2）3.用于農(nóng)業(yè)（1）作鋼渣磷肥

是一種以鈣、硅為主含多種養(yǎng)分的具有速效又有后勁的復合礦質(zhì)肥料。其中還含有微量的鋅、錳、鐵、銅等元素，冶煉過程中經(jīng)高溫煅燒，溶解度大大改變，主要成分易溶量達全量的1/3～1/2，容易被植物吸收。鋼渣磷肥：西歐地區(qū)使用多施用時注意：宜做基肥不做追肥使用；宜與有機肥混拌后再施用；不宜與氮素化肥混合施用；注意與土壤的酸堿性相結(jié)合。（2）做硅肥：硅是水稻生長需求量較大的元素，用于增產(chǎn)水稻。（3）做酸性土壤改良劑3.用于農(nóng)業(yè)鋼渣磷肥：西歐地區(qū)使用多施用時注意：（2）做硅肥粉煤灰是燃煤電廠排出的主要污染物，煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成一種似火山灰質(zhì)混合材料。長期以來主要堆積于貯存場或直接排入江河中，不僅占用大量農(nóng)田，更可惜的是排棄粉煤灰浪費了大量寶貴的礦物資源，它還通過水體污染侵害人們身體健康，給生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。三、粉煤灰的資源化（一）粉煤灰概述粉煤灰是燃煤電廠排出的主要污染物，煤粉經(jīng)高溫燃燒后形11粉煤灰實際上是煤的非揮發(fā)物殘渣。它是煤粉進入1300℃～1500℃的爐膛，在懸浮燃燒后產(chǎn)生的3種固體產(chǎn)物的總和，包括:①漂灰，它是從煙囪中漂出來的細灰②粉煤灰，又稱飛灰，它是煙道氣體中收集的細灰③爐底灰，是從爐底中排出的爐渣中的細灰。一般煙煤的灰分含量都小于25%，而褐煤，低品級煙煤、無煙煤，以及石煤灰分含量較高，有的高達50%以上，故排放出粉煤灰也較多。粉煤灰實際上是煤的非揮發(fā)物殘渣。它是煤粉進入組成

化學組成與粘土質(zhì)相似，主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭，其余為少量K、P、S、Mg等化合物和As、Cu、Zn等微量元素。礦物組成十分復雜，主要有無定形相和結(jié)晶相兩大類。無定形相主要為玻璃體約占粉煤灰總量的50%～80%。（二）粉煤灰性質(zhì)組成（二）粉煤灰性質(zhì)3.性質(zhì)（1）物理性質(zhì)：

灰色或灰白色粉狀物；含碳量大的粉煤灰呈灰黑色。具有較大內(nèi)表面積的多孔結(jié)構(gòu)，多半呈玻璃狀。（2）活性：

指粉煤灰在和石灰、水混合后所顯示的凝結(jié)硬化性能。

粉煤灰含有較多活性氧化物，分別與氫氧化鈣反應→較穩(wěn)定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，與石灰、水泥熟料等堿性物質(zhì)混合加水拌合后，能凝結(jié)、硬化并具有一定硬度。。我國利用率約30%3.性質(zhì)我國利用率約30%14（三）粉煤灰結(jié)構(gòu)在普通光學顯微鏡下呈球形，泛貝殼狀光澤，很象粒粒晶瑩珍珠的微珠，在掃描電鏡下觀察，會發(fā)現(xiàn)這些微珠并不像在顯微鏡下看到的中空亮球，而是微珠的外表有許多不規(guī)則的突起，殼壁上可見氣孔，而且大顆粒里面包裹了大量的玻璃微珠，象石榴一樣，粒徑約為6μm壁厚。這就是通常所稱的子母珠或復珠。微珠的子母珠包裹結(jié)構(gòu)極大地增加了粉煤灰顆粒的賦存空間，極易使玻璃微珠成為空氣中污染有害元素和微量元素的載體，污染空氣。因此，在粉煤灰的后期處理過程中應通過碾磨等方法破壞粉煤灰玻璃微珠的包裹結(jié)構(gòu)，減少賦存空間，同時還能使其中的富鐵微珠的外殼與其所包裹的玻璃微珠分離，達到提純鐵的目的。（三）粉煤灰結(jié)構(gòu)在普通光學顯微鏡下呈球形，泛（三）粉煤灰的綜合利用1.在水泥工業(yè)和混凝土工程中的應用（1）代替粘土原料生產(chǎn)水泥硅酸鹽水泥熟料+粉煤灰+適量石膏→粉煤灰水泥。廣泛用于一般民用、工業(yè)建筑工程及水利和地下工程。（2）作砂漿或混凝土的摻合料

可有效減少水化熱、改善和易性、提高強度、減少干縮率，有效改善混凝土的性能。（三）粉煤灰的綜合利用1.在水泥工業(yè)和混凝土工程中的應用2.在建筑制品中的應用（1）粉煤灰制磚粉煤灰的成分與黏土帶黏土制磚相似，可替代30%～80%的黏土用量。（2）粉煤灰陶粒特點是質(zhì)量輕、強度高、熱導率低、化學穩(wěn)定性好，比天然石料具有更為優(yōu)良的力學性能?？捎糜谂渲坪畏N用途的高強度混凝土，可用于工業(yè)與民用建筑、橋梁等方面。粉煤灰陶粒2.在建筑制品中的應用粉煤灰陶粒3.作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑（1）作土壤改良劑

土壤加入粉煤灰后，容重降低，空隙率增加，通水透氣性得到改善，酸性得到中和，團粒結(jié)構(gòu)得到改善，并具有抑制鹽堿作用，從而有利于微生物生長繁殖，加速有機物的分解，改善土壤的可耕性；增強作物的防病抗旱能力。（2）作農(nóng)業(yè)肥料

含有大量易溶性硅、鈣、鎂、磷等農(nóng)作物所必需的營養(yǎng)元素。可作硅鈣肥、鈣鎂肥、各種復合肥、鈣鎂磷肥等。3.作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑4.回收工業(yè)原料（1）回收煤炭資源

一般粉煤灰中含碳5~16%，含碳大于10%的占30%。含碳量多多粉煤灰建材的質(zhì)量有不良影響，也浪費了資源。方法：浮選法（回收率85%～94%）和干灰靜電分選煤炭（回收率85%～90%）。（2）回收金屬物質(zhì)

粉煤灰中含有氧化鐵、氧化鋁和大量稀有金屬。方法：磁選回收（回收率>40%）。鋁的回收主要有高溫熔融法、熱淋酸洗法等。（3）分選空心微珠熔融法晶體。是多功能的無機材料。用作塑料的填料、輕質(zhì)耐火材料、高效保溫材料等。4.回收工業(yè)原料5.作環(huán)保材料（1）環(huán)保材料開發(fā)可制造分子篩、絮凝劑和吸附材料等。（2）用于廢水處理

可用于處理含氟廢水、電鍍廢水與含重金屬離子廢水和含油廢水。處理電鍍廢水時，對鉻德國重金屬離子具有好的去除效果，去除率一般在90%以上。5.作環(huán)保材料第十章固體廢物制備建筑材料第十章固體廢物制備建筑材料10.1工業(yè)固體廢物的綜合利用工業(yè)固體廢物：主要包括冶金、化學、機械等工業(yè)生產(chǎn)部門的固體廢物。冶金工業(yè)：高爐渣、赤泥、鋼渣電力工業(yè)：粉煤灰和燃煤爐渣；化學工業(yè)：硫鐵礦燒渣、鉻渣和堿渣。鋼渣高爐渣10.1工業(yè)固體廢物的綜合利用工業(yè)固體廢物：主要包括冶金、22一、高爐渣的資源化（一）概述1.來源：生鐵冶煉時從高爐中排出的廢物。2.分類（1）按照冶煉生鐵的品種分類鑄造生鐵礦渣；煉鋼生鐵礦渣；特種生鐵礦渣。（2）按照礦渣的堿度分堿性礦渣；中性礦渣；酸性礦渣。高爐渣的堿度或堿性率，（質(zhì)量分數(shù)%）M0=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)堿性氧化物酸性氧化物一、高爐渣的資源化（一）概述高爐渣的堿度或堿性率，（質(zhì)量分數(shù)3.組成主要化學成分：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnOFe2O3和S等。其中SiO2、Al2O3、CaO占90%以上。

4.目前利用率：85%左右我國高爐渣大部分屬于中性礦渣，M0=0.99~1.08。屬于硅酸鹽材料，適于加工制作水泥、碎石、骨料等建筑材料。3.組成4.目前利用率：85%左右我國高爐渣（二）高爐渣的綜合利用1.水渣作建材（1）礦渣硅酸鹽水泥：我國產(chǎn)量最大品種（2）石膏礦渣水泥：適用于水工建筑混凝土和預制砌塊（3）石灰礦渣水泥：（4）礦渣磚（5）礦渣混凝土2.礦渣碎石的利用（1）配制礦渣碎石混凝土（2）在地基工程中的應用（3）在道路工程中的應用（4）在鐵路道碴上的應用3.膨珠作輕骨料4.其他應用（1）生產(chǎn)礦渣棉（2）生產(chǎn)微晶玻璃高爐渣混凝土水泥礦渣棉（二）高爐渣的綜合利用1.水渣作建材2.礦渣碎石的利用3.膨（一）概述1.來源：

煉鋼過程中排出的廢渣。鐵水與廢鋼中所含元素氧化→氧化物、金屬爐料帶入的雜質(zhì)、加入的造渣劑&氧化劑、脫硫產(chǎn)物和被侵蝕的爐體材料等組成。二、鋼渣的資源化

2.組成由鈣、鐵、硅、鎂、鋁、錳、磷等氧化物組成，其中鈣、鐵、硅氧化物占絕大部分。主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、橄欖石、鐵酸二鈣、游離石灰等。（一）概述二、鋼渣的資源化2.組成3.性質(zhì)堿度：R=CaO/(SiO2+P2O5)，低堿度渣、中堿度渣、高堿度渣。活性：鋼渣中具有水硬膠凝性活性礦物的含量。隨堿度而變化。穩(wěn)定性：鋼渣中不穩(wěn)定組分的含量，只有fCaO（游離氧化鈣）、MgO等基本消解完后才會穩(wěn)定。耐磨性：耐磨程度與礦物組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。耐磨指數(shù)為1.43，比高爐渣耐磨。目前利用率61%以上。0.78~1.8

1.8~2.5

>2.5利用以中高堿度渣為主3.性質(zhì)0.78~1.81.8~2.5（二）鋼渣的綜合利用1.用作冶金原料（1）作燒結(jié)熔劑鋼渣含40%~50%CaO，代替部分石灰石做燒結(jié)配料。（2）作高爐或化鐵爐熔劑另含有10%~30%的Fe和2%±的Mn。做熔劑不但能回收鐵，還可把CaO和MgO作為助熔劑，從而節(jié)省大量石灰石和白云石資源（3）回收廢鋼鐵：

一般含有7~10%的廢鋼及鋼粒。加工磁選后可回收90%的廢鋼鐵。（4）作煉鋼返回渣磷含量高的鋼渣熔劑（二）鋼渣的綜合利用1.用作冶金原料磷含量高的鋼渣熔劑2.用于建筑材料（1）生產(chǎn)鋼渣水泥

高堿度鋼渣含有和水泥相類似的硅酸三鈣、硅酸二鈣及鐵鋁酸鹽等活性物質(zhì)，具有好的水硬膠凝性。∴可成為生產(chǎn)無熟料或少熟料水泥的原料，也可作為水泥摻和料。但早期強度低，性能不夠穩(wěn)定。鋼渣水泥我國目前生產(chǎn)的鋼渣水泥主要有：以石膏作激發(fā)劑的無熟料鋼渣礦渣水泥以水泥熟料為激發(fā)劑的鋼渣水泥（2）作筑路與回填工程材料做工程材料有基本要求2.用于建筑材料鋼渣水泥我國目前生產(chǎn)的鋼渣水泥主要有：（2）3.用于農(nóng)業(yè)（1）作鋼渣磷肥

是一種以鈣、硅為主含多種養(yǎng)分的具有速效又有后勁的復合礦質(zhì)肥料。其中還含有微量的鋅、錳、鐵、銅等元素，冶煉過程中經(jīng)高溫煅燒，溶解度大大改變，主要成分易溶量達全量的1/3～1/2，容易被植物吸收。鋼渣磷肥：西歐地區(qū)使用多施用時注意：宜做基肥不做追肥使用；宜與有機肥混拌后再施用；不宜與氮素化肥混合施用；注意與土壤的酸堿性相結(jié)合。（2）做硅肥：硅是水稻生長需求量較大的元素，用于增產(chǎn)水稻。（3）做酸性土壤改良劑3.用于農(nóng)業(yè)鋼渣磷肥：西歐地區(qū)使用多施用時注意：（2）做硅肥粉煤灰是燃煤電廠排出的主要污染物，煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成一種似火山灰質(zhì)混合材料。長期以來主要堆積于貯存場或直接排入江河中，不僅占用大量農(nóng)田，更可惜的是排棄粉煤灰浪費了大量寶貴的礦物資源，它還通過水體污染侵害人們身體健康，給生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。三、粉煤灰的資源化（一）粉煤灰概述粉煤灰是燃煤電廠排出的主要污染物，煤粉經(jīng)高溫燃燒后形31粉煤灰實際上是煤的非揮發(fā)物殘渣。它是煤粉進入1300℃～1500℃的爐膛，在懸浮燃燒后產(chǎn)生的3種固體產(chǎn)物的總和，包括:①漂灰，它是從煙囪中漂出來的細灰②粉煤灰，又稱飛灰，它是煙道氣體中收集的細灰③爐底灰，是從爐底中排出的爐渣中的細灰。一般煙煤的灰分含量都小于25%，而褐煤，低品級煙煤、無煙煤，以及石煤灰分含量較高，有的高達50%以上，故排放出粉煤灰也較多。粉煤灰實際上是煤的非揮發(fā)物殘渣。它是煤粉進入組成

化學組成與粘土質(zhì)相似，主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭，其余為少量K、P、S、Mg等化合物和As、Cu、Zn等微量元素。礦物組成十分復雜，主要有無定形相和結(jié)晶相兩大類。無定形相主要為玻璃體約占粉煤灰總量的50%～80%。（二）粉煤灰性質(zhì)組成（二）粉煤灰性質(zhì)3.性質(zhì)（1）物理性質(zhì)：

灰色或灰白色粉狀物；含碳量大的粉煤灰呈灰黑色。具有較大內(nèi)表面積的多孔結(jié)構(gòu)，多半呈玻璃狀。（2）活性：

指粉煤灰在和石灰、水混合后所顯示的凝結(jié)硬化性能。

粉煤灰含有較多活性氧化物，分別與氫氧化鈣反應→較穩(wěn)定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，與石灰、水泥熟料等堿性物質(zhì)混合加水拌合后，能凝結(jié)、硬化并具有一定硬度。。我國利用率約30%3.性質(zhì)我國利用率約30%34（三）粉煤灰結(jié)構(gòu)在普通光學顯微鏡下呈球形，泛貝殼狀光澤，很象粒粒晶瑩珍珠的微珠，在掃描電鏡下觀察，會發(fā)現(xiàn)這些微珠并不像在顯微鏡下看到的中空亮球，而是微珠的外表有許多不規(guī)則的突起，殼壁上可見氣孔，而且大顆粒里面包裹了大量的玻璃微珠，象石榴一樣，粒徑約為6μm壁厚。這就是通常所稱的子母珠或復珠。微珠的子母珠包裹結(jié)構(gòu)極大地增加了粉煤灰顆粒的賦存空間，極易使玻璃微珠成為空氣中污染有害元素和微量元素的載體，污染空氣。因此，在粉煤灰的后期處理過程中應通過碾磨等方法破壞粉煤灰玻璃微珠的包裹結(jié)構(gòu)，減少賦存空間，同時還能使其中的富鐵微珠的外殼與其所包裹的玻璃微珠分離，達到提純鐵的目的。（三）粉煤灰結(jié)構(gòu)在普通光學顯微鏡下呈球形，泛（三）粉煤灰的綜合利用1.在水泥工業(yè)和混凝土工程中的應用（1）代替粘土原料生產(chǎn)水泥硅酸鹽水泥熟料+粉煤灰+適量石膏→粉煤灰水泥。廣泛用于一般民用、工業(yè)建筑工程及水利和地下工程。（2）作砂漿或混凝土的摻合