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(duì)生態(tài)環(huán)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(yàn)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(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 原材料

試驗(yàn)所用焚燒爐渣來源于江蘇南京，石英尾礦由實(shí)驗(yàn)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(xì)，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(chǎn)物，各成分指標(biāo)參考粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)要求，利用其高活性可進(jìn)行板材的試驗(yàn)制作；其中石灰為中慢速石灰，消解時(shí)間10min，消解溫度86℃，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。本試驗(yàn)將以焚燒爐渣作為主要的硅質(zhì)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(diào)整；對(duì)原材料進(jìn)行細(xì)度處理，過120目篩，稱量，攪拌混勻，加水?dāng)嚢瑁{(diào)整合適的黏稠度；并加入0.09%鋁粉，攪拌結(jié)束后將漿體澆注入150mm×150mm×150mm的模具中，再經(jīng)過靜停、脫模、蒸壓養(yǎng)護(hù)；其中澆注溫度為38℃，澆注擴(kuò)散度控制在25cm~26cm。蒸壓養(yǎng)護(hù)制度為：排空1h；恒壓壓力1.2MPa，溫度190℃，恒壓時(shí)間7h。

出釜后，切割成100mm×100mm×100mm的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試；并將測(cè)完后的制品破碎，粉磨，進(jìn)行XRD和SEM測(cè)試。本試驗(yàn)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(shí)石膏占比為3%，鋁粉用量為總干物料的0.09%；調(diào)整焚燒爐渣與石英砂不同配比，從石英砂摻量0~35%，各組標(biāo)記為A1、A2、A3、A4和A5；配比設(shè)計(jì)見表2。

2.3 測(cè)試方法

利用島津X射線衍射儀XRD-6000進(jìn)行物相測(cè)試，利用S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行微觀形貌測(cè)試，按照《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》GB/T11969-2008進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)試。

3 結(jié)果分析

3.1 焚燒爐渣與石英砂不同配比的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度也越來越高，但是摻量到35%時(shí)抗壓強(qiáng)度下降，可能原因是鈣硅比下降和顆粒級(jí)配變差。當(dāng)石英砂的摻量為30%時(shí)，制品的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到B05、A3.5等級(jí)，滿足蒸壓加氣混凝土板材的抗壓強(qiáng)度要求，同時(shí)抗凍性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且水料比和鈣硅比接近現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

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(biāo)準(zhǔn)卡片庫(kù)對(duì)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(jié)晶相存在而未參與水化反應(yīng)作為基體O．58O．58522，起到骨架作用；托勃莫來石衍射峰強(qiáng)度也比較高，結(jié)合圖5SEM照片可知，水熱反應(yīng)進(jìn)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(chǎn)較好，針狀或片狀的水化產(chǎn)物石均勻致密生長(zhǎng)，與未反應(yīng)基體牢固地黏結(jié)在一起，使體系的致密度更高，砌塊的抗壓強(qiáng)度得到有效的保證。

4 結(jié)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(xué)成分為SiO2、OAl26O33和CaO，可作為蒸壓加氣混凝土的硅質(zhì)材料使用。

通過工藝配比設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)對(duì)比，當(dāng)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(shí)，所制作的砌塊抗壓強(qiáng)度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)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(jié)晶良好的水化產(chǎn)物托貝莫來石、水石榴子石及C-S-H凝膠；水化產(chǎn)物均為針狀或片狀，與未反應(yīng)的顆粒穿插而成，絮狀的C-S-H凝膠將水化產(chǎn)物與未反應(yīng)顆粒牢固地黏結(jié)在一起，針狀或片狀的水化產(chǎn)物均勻致密生長(zhǎng)，使體系的致密度更高，砌塊的抗壓強(qiáng)度增大。

來源：《磚瓦》202101期

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