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第 四 章 固体废物的建材利用 固体废物的建材利用 利用工业固体废物生产建筑材料是解决建材资源短缺的一条有效途径，这对保护环境和加速经济建设具有十分重要的意义。利用工业固体废物生产建材的优点是：①原材料省，生产效率高。例如，利用高炉渣和钢渣生产水泥可节约1/3石灰石和1/2燃料，生产效率提高一倍；②耗能低。例如，用矿渣代替水泥熟料生产水泥，每吨原料的燃料消耗可减少80％；③综合利用产品的品种多，可满足多方面的需要。例如，用固体废物可生产水泥、骨料、砖、玻璃和陶瓷等多种建筑材料；④综合利用的产品数量大，可满足市场的部分需要。例如，假如我国每年利用4000万吨的工业固体废物生产水泥或作混凝土掺合料，则可弥补目前一年800万吨的水泥缺口；⑤环境效益高，可最大限度地减少需处置的固体废物数量，在生产过程中，一般不产生二次污染。例如，生产一亿块砖可吃掉10~22万吨粉煤灰。 工业废渣作建筑材料是综合利用工业废渣数量最大、种类最多、历史较久的领域。其中，利用较多的有高炉渣、钢渣、粉煤灰、煤研石和其他废渣等。生产品种包括水泥、骨料、砖、玻璃、铸石、石棉和陶瓷等。我国对冶金工业和煤炭工业所产生的固体废物研究较多，如高炉渣的应用已有几十年的历史，在生产建筑材料方面取得了一定的成就，积累了宝贵的经验。 一、高炉渣 1．高炉渣的分类 （1）铸造生铁矿渣 （2）炼钢生铁矿渣 （3）特种生铁矿渣 2．高炉矿渣的化学成分 高炉渣中主要的化学成分是二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(AI2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁（MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)和硫(S)等。此外有些矿渣还含有微量的氧化钦(TiO2),氧化钒(V2O5),氧化钠(Na2O),氧化钡(BaO)、五氧化二磷(P2O5)、三氧化二铬(Cr2O3)等。在高炉渣中，氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(AI2O3 )占90％（质量百分数）以上。 3.高炉渣的处理加工 在利用高炉渣之前，需要进行加工处理。其用途不同，加工处理的方法也不同。我国通常是把高炉渣加工成水淬渣、矿渣碎石、膨胀矿渣和膨胀矿渣珠等形式加以利用。 高炉渣中主要的化学成分是二氧化硅(Si02)、三氧化二铝(AIA)、氧化钙(CaO)、氧化镁（Mg0)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)和硫(S)等。此外有些矿渣还含有微量的氧化钦(Ti02),氧化钒(V205),氧化钠(Na2O),氧化钡(BaO)、五氧化二磷(P205)、三氧化二铬(Cr203)等。在高炉渣中，氧化钙(CaO)、二氧化硅(Si02 )、三氧化二铝(A1203 )占90％（质量百分数）以上。 (1)高炉矿渣水淬处理工艺 水淬法式我国高炉渣在利用之前加工处理的主要方法。 主要采用的方法： （1）池式水淬法 （2）炉前水淬法 (2)矿渣碎石工艺 矿渣碎石式高炉熔渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣石后，再经过挖掘、破碎、磁选和筛分而等到的一种碎石材料。 主要采用的方法： 热泼法 堤式法 (3)膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺 膨胀矿渣是适量冷却水急冷高炉熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣。 主要采用的方法： （1）喷射法 （2）喷雾器堑沟法 （3）滚筒法 膨胀渣珠的形成过程是热熔矿渣进入流槽后经喷水急冷，又经高速旋转的滚筒击碎、抛甩继续冷却，再这一过程中熔渣进行膨胀，并冷却成珠。 三、高炉渣在建材方面的应用 1．水淬渣的用途 （1）生产矿渣水泥 （2）生产矿渣砖 （3）湿碾矿渣混凝土 2．矿渣碎石的用途 （1）矿渣碎石混凝土 （2）矿渣碎石在地基工程中的应用 （3）矿渣碎石在道路工程中的应用 （4）矿渣碎石在铁路道渣上的应用 3．膨胀矿渣及膨珠的用途 4．高炉渣的其他用途 （1）矿渣棉 （2）生产微晶玻璃 二、钢渣 钢渣是炼钢过程中产生的固体废物。炼钢的基本原理和炼铁相反，是以氧化的方法除去生铁中过多的碳素和杂质，氧和杂质作用生成的氧化物就是钢渣。 （一）概述 1．钢渣的分类 根据冶炼方式不同，钢渣分为以下三类。 （1）平炉钢渣 （2）转炉钢渣 （3）电炉钢渣 2．钢渣的化学成分和矿物组成 （1）钢渣的化学成分 钢渣是由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物所组成，有时还含有钒和钦等氧化物，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。各种成分的含量依炉型、钢种不同而异，有时相差悬殊。以氧化钙为例，一般平炉熔化时的前期渣中含量20％左右，精炼和出钢时的渣中含量达40％以上；转炉渣中的含量常在50％左右；电炉钢渣中约含40％-50％。各种炼钢炉的钢渣化学成分见表5-6。 （2）钢渣的矿物组成 钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙(、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、游离石灰等，此外含磷多的钢渣中还含有纳盖斯密特石。钢渣的矿物组成主要