1 前言
本文將探討如何有效地利用城市生活垃圾焚燒爐渣而又不至于對生態環境造成不利影響，利用城市目生活垃圾焚燒爐渣制備蒸壓加氣混凝土板材（AAC板）的可行性試驗研究，探尋城市生活垃圾焚燒爐渣新的資源化利用途徑，從而獲得經濟效益和環境效益。
2 實驗
2.1 原材料
試驗所用焚燒爐渣來源于江蘇南京，石英尾礦由實驗室提供，其原料的外觀特性：焚燒爐渣（F）：其外觀灰棕色，成分較雜，顆粒較粗，見圖1；石英尾礦（S）：其外觀黃色，顆粒較細，二氧化硅含量很高，見圖2。
由表1可看出，焚燒爐渣屬于高溫灼燒后產物，各成分指標參考粉煤灰標準，焚燒爐渣的二氧化硅和燒失量滿足《硅酸鹽建筑制品用粉煤灰》JC/T409-2016的標準要求，利用其高活性可進行板材的試驗制作；其中石灰為中慢速石灰，消解時間10min，消解溫度86℃，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。本試驗將以焚燒爐渣作為主要的硅質原料，由圖3焚燒爐渣的XRD圖譜可知，其主要成分SiO2、Al2O3和CaO。結合表1，焚燒爐渣含有一定量的SiO2和Al2O3，且高溫焚燒爐渣的火山灰活性較好；且二氧化硅含量及燒失量滿足《硅酸鹽建筑制品用粉煤灰》JC/T409-2016的標準要求，可考慮用于制備蒸壓加氣混凝土。
2.2 試樣制備與配比設計
本試驗設計四組配比，固定石灰、水泥與石膏的用量，將摻入的石英砂按15%、20%、25%調整；對原材料進行細度處理，過120目篩，稱量，攪拌混勻，加水攪拌，調整合適的黏稠度；并加入0.09%鋁粉，攪拌結束后將漿體澆注入150mm×150mm×150mm的模具中，再經過靜停、脫模、蒸壓養護；其中澆注溫度為38℃，澆注擴散度控制在25cm~26cm。蒸壓養護制度為：排空1h；恒壓壓力1.2MPa，溫度190℃，恒壓時間7h。
出釜后，切割成100mm×100mm×100mm的標準測試樣塊，進行抗壓強度測試；并將測完后的制品破碎，粉磨，進行XRD和SEM測試。本試驗固定石灰與水泥的占比，其總占比28%，即石灰占比15%，水泥占比13%；同時石膏占比為3%，鋁粉用量為總干物料的0.09%；調整焚燒爐渣與石英砂不同配比，從石英砂摻量0~35%，各組標記為A1、A2、A3、A4和A5；配比設計見表2。
2.3 測試方法
利用島津X射線衍射儀XRD-6000進行物相測試，利用S-4800場發射掃描電子顯微鏡進行微觀形貌測試，按照《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》GB/T11969-2008進行產品性能測試。
3 結果分析
3.1 焚燒爐渣與石英砂不同配比的抗壓強度
從表3可以看出：隨著石英尾砂的摻量提高，水料比逐漸增大，鈣硅比減少。隨著石英砂摻量的提高，制品的抗壓強度也越來越高，但是摻量到35%時抗壓強度下降，可能原因是鈣硅比下降和顆粒級配變差。當石英砂的摻量為30%時，制品的抗壓強度可達到B05、A3.5等級，滿足蒸壓加氣混凝土板材的抗壓強度要求，同時抗凍性滿足標準要求，且水料比和鈣硅比接近現場生產。
3.2 物相組成和微觀形貌
圖4為A4樣品的X射線衍射圖，與標準卡片庫對比可知，制備的蒸壓加氣混凝土砌塊的主要晶相為石英、托勃莫來石、C-S-H凝膠和水石榴子石；大部分的SiO2以結晶相存在而未參與水化反應作為基體O．58O．58522，起到骨架作用；托勃莫來石衍射峰強度也比較高，結合圖5SEM照片可知，水熱反應進行的比較徹底。圖5為A4樣品的SEM照片，從左至右、從上到下，分別為放大250、1000、2000和5000倍的微觀形貌照片，晶體生產較好，針狀或片狀的水化產物石均勻致密生長，與未反應基體牢固地黏結在一起，使體系的致密度更高，砌塊的抗壓強度得到有效的保證。
4 結論
焚燒爐渣是一種活性較好的固體廢棄物，其吸水性不高，便于料漿黏稠度的控制。主要化學成分為SiO2、OAl26O33和CaO，可作為蒸壓加氣混凝土的硅質材料使用。
通過工藝配比設計和數據對比，當工藝配比中焚燒爐渣：石英砂：石灰：水泥：石膏為39%：30%：15%：13%：3%時，所制作的砌塊抗壓強度符合相應標準的優等品要求，此配方用于蒸壓加氣混凝土板材的制作。
焚燒爐渣與石英砂混合制得的砌塊擁有結晶良好的水化產物托貝莫來石、水石榴子石及C-S-H凝膠；水化產物均為針狀或片狀，與未反應的顆粒穿插而成，絮狀的C-S-H凝膠將水化產物與未反應顆粒牢固地黏結在一起，針狀或片狀的水化產物均勻致密生長，使體系的致密度更高，砌塊的抗壓強度增大。
來源：《磚瓦》202101期
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