第5讲固态废弃物的再资源化.ppt

* CaSO4·2H2O的再资源化 (1)脱水后与粉煤灰混合制成空心砌砖，称为“绿色”墙体材料。 (2)用作地面自动平整材料(Self-leveling Flooring)。它是以无机胶凝材料为其基础的新材料，具有良好的流动性，采用泵送浇注法施工，可得光洁楼板地面，稳定性好。将在未来混凝土自流平层及旧地面、起砂地面的修补等方面具有广阔前景。 * 3.2 低硅尾矿的资源化 3.2.1 尾矿危害 尾矿是仅次于煤矸石、粉煤灰的第三大固体废弃物。 尾矿中的有害物质对土地、大气、水体造成严重污染。 尾矿坝成为潜在的灾害源，管理成本越来越高，已造成多次人身伤亡和财产损失。 3.2.2 尾矿现状 我国是最大的尾矿产出国，堆放量达50亿吨以上，且每年增加5亿吨。 尾矿数量大、类型多、性质复杂，尾矿利用率小于7%。 * 3.2.3 尾矿综合利用 利用尾矿制备微晶玻璃 (1)微晶玻璃 微晶玻璃是在高温下使结晶从玻璃中析出而成的材料， 由结晶相和部分玻璃相组成，尽管抛光板的表面光洁度 远高于石材，但是光线不论由任何角度射入，经由结晶 微妙的漫反射方式，均可形成自然柔和的质感，毫无光 污染。 * (2)研制历史 1957年美国康宁玻璃公司斯徒基工程师在研制新产 品产品时首次发现微晶玻璃； 1975年英国麦克伦教授在其专著《微晶玻璃》中指 出微晶玻璃是非晶态材料和晶态材料的完美结合； 1989年我国首次用铁矿尾矿成功制备微晶玻璃，当 时称为微晶玻璃花岗岩； 1991年完成烧结法工艺尾矿微晶玻璃工业试验； 2000科技部“九五”国家重点科技攻关计划《尾矿微晶玻璃生产工艺研究》项目启动 * (3)石棉尾矿微晶玻璃 原料 　主要原料采用石棉尾矿，其它成分均采用工业原料,如 硅砂、长石、炭粉等。原料的化学组成见表。 * 配料 根据尾矿成分,确定研制的尾矿微晶玻璃属于MgO-Al2O3-SiO2系统， 如图。根据相图,比较理想的晶相组成为镁橄榄石或堇青石,它具有 较强的耐酸碱腐蚀性,良好的电绝缘性,较高的机械强度和由中等到 较低的热膨胀系数等优越性能. 尾矿微晶玻璃成分 原料配比 * MgO-Al2O3-SiO2系统相图 * 晶核剂 矿渣微晶玻璃最常用的晶核剂有ZnO、TiO2、Cr2O3等。比 较其结晶情况,发现加入7～9%的TiO2作晶核剂的试样结晶 效果最好,且试样强度高。 工艺流程 配料→混合→熔制→成形→退火→晶化→二次加工(磨光、 切割等)→成品 * 熔制曲线 * 热处理(晶化) 　晶化处理是微晶制备过程中的主要环节,必须严格的控制才能得到所需的微细晶粒和足够的晶相。晶化热处理温度根据DTA曲线确定。 DTA曲线 * 它包括核化(663℃,保温1ｈ)和晶体长大(838℃,保温2ｈ)两个阶段。通过反复实验,确定第一阶段最佳升温速率为300℃/ｈ,第二阶段最佳升温速率为130℃/ｈ。微晶化处理在额定温度为1000℃硅碳棒电炉中进行。 热处理(晶化)工艺 * * (3)其它尾矿微晶玻璃 SiC晶须增韧的钨尾矿微晶玻璃　 材料的力学性能 制备工艺：配料→熔制→浇注成形→冷却→热处理→研磨抛光→成品。 * 可见ＳｉＣ晶须从基体中的拔出 部分及拔出后残存的空洞。这种 晶须拔出效应因介面摩擦消耗外 界负载的能量而达到增韧补强的 目的。这说明在复合材料中含有 晶须拔出增韧补强机制。 试样的断口ＳＥＭ * 铁尾矿制备微晶玻璃 铜尾矿制备微晶玻璃 黄金尾矿制备微晶玻璃 黄金尾矿制备微晶玻璃 钾长石尾矿制备微晶玻璃花岗岩 钽铌尾矿制备微晶玻璃 注：其制备工艺基本相同。 * 3.2.4 尾矿的其它再资源化方法 (1)填埋和复垦 经处理过的尾矿可用作填埋材料。国外矿山的复垦率已达80%，我国相对滞后。 (2)利用尾矿生产建筑材料 尾矿砖：对尾矿适应性较强，制造成本低。 水泥和混凝土：以钙质和硅质材料在高温高压饱和蒸汽条件下经钙硅水热合成反应制得，具有轻质、隔热和可加工等特点。 * (3)农业应用----制备微量元素化肥 俄罗斯利用铜、锰尾矿直接作微量元素化肥， 取得良好效果。 马鞍山矿山研究院将铁尾矿经磁场处理生产 出磁化肥料，改善了土壤结构性和孔隙度， 使早稻增产12.6%，大豆增产15.5%。 * 　日本东京都国立产业技术研究所成功地将玻璃瓶碎片和浇注钢筋混凝土时产生的淤渣，变成了一种理想的装潢材料。 　制造原料的９５％以上是玻璃瓶碎片以及钢筋混凝土淤渣，另外还要加入一定的硫化铁、硫酸钠和石墨以控制结晶的生成。制造时，先给混合后的原料加１４５０摄氏度的高温使之熔融成形，然后除去成形物中的气泡，再在８５０至１１００摄氏度的环境下加热后使之渐渐冷却。 　　经测试，用此法生产的材料，其弯曲强度约为大理石的１．６５倍，耐酸性则是大理石的８倍。虽然目前