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摘要：废渣生产环保矿渣砖不仅节省了原料，有废渣生产环保矿渣砖概况良好的经济型，也体现着现代化的环保理念。本文就废渣生产环保矿渣砖概况进行分析。主要探讨其原料和制作养护方法。
关键词：废渣；环保矿渣砖；制作
矿渣砖通指由金属冶炼过程排放的废渣在经加工烧制而成的砖块。尤指以黄铁矿制造硫酸或亚硫酸所排出的矿渣(又称硫酸渣、黄铁矿渣或烧渣)作原料的砖制品。当黄铁矿经焙烧分解后，其中的铁、硅、铝、钙、镁和有色金属转入烧渣中，而以铁和硅占主要成分，但含量有很大变化，低铁矿渣含氧化铝在50-65%，性质类似粘土，可用作水泥混合材料，或作烧砖原料。几十年来，随着技术工艺的不断发展，已经基本上改变了炉渣倒河滩，堵塞河流或买地倒渣占用农田的局面。为国家节省了大量的木材和水泥，有力地支援了我国建设事业的发展，也促进了国内钢铁事业的发展。多年来，我们利用自己生产的渣砖和屋面板盖起了许多工业厂房和民用建筑。在城市到处可以看到用矿渣砖建造的各种类型建筑物。由于性能良好的矿渣砖供不应求，原有的制作养护工艺已不适应建设形势的要求。因此，对渣砖的探讨具有一定的意义。
1原料及其性能指标
以火力发电厂、企业锅炉等产生的粉煤灰（15~20%）、煤渣，钢铁冶金行业的高炉灰、钢渣，选矿厂尾矿（60~70%）三类工业固体废物为主要原料，掺入适量生石灰、石膏（激发剂10~15%），经配料制备、压制成型，常压或高压蒸汽养护而制成。
1.1矿渣
1.1.1化学成份
矿渣的化学成份见表1。
1.1.2碱性系数M0
M0=(CaO+MgO)/(SiO2+ AL2O3)=1.02
1.1.3活性系数Ma
Ma= AL2O3/SiO2=0.21＞0.12
说明其活性较好。
1.1.4物理性能
1)视比重：2.56；2)松散容重：1179kg/m3；3)紧密容重： 1278kg/ m3。
1.2粉煤灰
1.2.1化学成份
粉煤灰的化学成份数值见表2。
表2：粉煤灰的化学成份质量分数/%
1.2.2粉煤灰的等级
经测定粉煤灰的其它性能如下：
1)细度在0.08mm筛筛余量为19%；2)需水量比110；3)含水量为12%；4)SO3含量为1.3%。
从以上指标看，该粉煤灰属于Ⅲ级灰，可以用于粉煤灰砖中。
1.3石膏
1.3.1磷石膏的化学成份与物理性能
磷石膏的化學成份见表3。
从以上化学成份可以看出，磷石膏中的CaSO4•2H2O含量约为90%。完全可以代替天然石膏在建筑材料中应用。
1.4矿渣粉
为了使矿渣在较低的养护温度下，充分发挥其活性，以保证砖的强度及其它物理力学性能达到满意的效果，我们在砖的原材料中掺人少量的磨细矿渣粉，即用鞍钢的水淬矿渣，通过球磨机磨至细度为0.08mm筛筛余量小于12%的矿渣粉。由于其掺量较少，所以对砖的成本增加不多。
1.5石灰
为了使矿渣及粉煤灰的活性得到充分发挥，在砖的原材料中使用熟石灰，对其活性进行激发，石灰使用一般建筑用熟石灰即可。
2环保矿渣砖要点研究
2.1制作要点分析
2.1.1水泥和矿渣粉掺量对强度的影响
对于粉煤灰——矿渣——水泥砖来说，其强度随水泥用量的增加而增加，而矿渣粉却不然，正好相反，强度随矿渣粉掺量的增加而减少。
2.1.2影响分析
出现以上现象的原因，主要是矿渣掺量及W/C共同影响的结果。我们首先分析水淬矿渣对强度的影响。从我们前面的试验结果来看，在这两种配比的砖中矿渣主要起骨料作用，而其活性在该条件下，并未充分发挥。所以，矿渣砖在一定范围内，应该是矿渣的用量增加，提高了砖的骨架作用，其强度增加，反之亦然。而对水泥及矿渣粉来说，应该是掺量增加，其活性成份增加，强度也增加；但其增加的幅度却不大一样，因为在试验中，W/C在试验中，W/C是随它们的掺量增加而减少的。对于水泥来说，其W/C减小，强度增加；而对矿渣粉则没有此规律。在掺水泥的矿渣砖中，矿渣掺量减少，可能使其骨架作用减少，强度下降；但水泥量的增加及水灰比的降低的双重作用，使强度增加占主导作用，所以，其强度随水泥用量增加而增加。在掺矿渣粉的矿渣砖中，由于W/C的减小并不使强度明显提高；而随着矿渣粉掺量增加，矿渣掺量减少，而骨架作用减小使其强度下降的作用占主导地位，故其强度降低。
综上所述，在矿渣中无论是掺水泥，还是掺矿渣粉，都不应使水淬矿渣的用量减少太多，以免减小其骨架作用，使强度受到损失。
2.1.3低温养护粉煤灰——矿渣砖配方的确定
无论用水泥还是掺矿渣粉，用粉煤灰和矿渣作原料，生产砖是可行的，其强度都可满足100材砖的要求，但从经济效益来讲，用矿渣粉比水泥更为经济。所以，我们确定的砖配比为：
石灰：石膏：粉煤灰：矿渣：矿渣粉=12：5：25：43：15，其W/C以0.26为宜。
2.2性能要点测试
2.2.1砖的强度
砖的抗压及抗折强度见表4。
从以上实验结果看，砖的抗压强度平均值为：10.8SMPa，最小值为8.3MPa；抗折强度平均值为2.6MPa，最小值为1.8MPa；其结果符合G135101对MU10砖的强度要求。
2.2.2耐久性试验
1）抗冻性：经15次冻融循环，其重量损失为0.5%，经25次循环，其重量损失为1.3%，并未发现有裂纹产生，符合砖的抗冻性要求。
2）泛霜试验：经试验未发现有起粉、掉屑和脱皮现象。
3）石灰爆裂试验：经试验其石灰爆裂结果符合一等砖要求。
4）吸水率：经测定其吸水率为15%，符合特等砖要求。
2.2.3砖的容量
经测定砖的容量为1750kg/m3。通过以上试验可以看出，粉煤灰一矿渣砖完全符合一等砖标准。
3.经济效果分析
每万块矿渣砖成本分析见表5。
从现有烧渣堆放量和今后硫酸产量扩大，采用蒸养法制矿渣砖每年可处理废渣1.5万吨(渣砖600万块)，产值18万元，管理好可有盈利。
另外，环保矿渣砖作为工业废料的再来制作产品节约了企业资金投入，体现了环保的意识，在国内所取得的成就也是可观的。
4.结束语
粉煤灰和矿渣为原料，在合适的养护条件下生产建筑用砖在技术上是完全可行的，它不仅降低了砖生产过程中的能源消耗，而且充分利用了工业废渣，具有很好的经济效益和社会效益。用环保矿渣砖为原料生产的建筑用砖，在各种性能上完全满足国家标准要求，可以推广应用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：废渣；环保矿渣砖；制作
矿渣砖通指由金属冶炼过程排放的废渣在经加工烧制而成的砖块。尤指以黄铁矿制造硫酸或亚硫酸所排出的矿渣(又称硫酸渣、黄铁矿渣或烧渣)作原料的砖制品。当黄铁矿经焙烧分解后，其中的铁、硅、铝、钙、镁和有色金属转入烧渣中，而以铁和硅占主要成分，但含量有很大变化，低铁矿渣含氧化铝在50-65%，性质类似粘土，可用作水泥混合材料，或作烧砖原料。几十年来，随着技术工艺的不断发展，已经基本上改变了炉渣倒河滩，堵塞河流或买地倒渣占用农田的局面。为国家节省了大量的木材和水泥，有力地支援了我国建设事业的发展，也促进了国内钢铁事业的发展。多年来，我们利用自己生产的渣砖和屋面板盖起了许多工业厂房和民用建筑。在城市到处可以看到用矿渣砖建造的各种类型建筑物。由于性能良好的矿渣砖供不应求，原有的制作养护工艺已不适应建设形势的要求。因此，对渣砖的探讨具有一定的意义。
1原料及其性能指标
以火力发电厂、企业锅炉等产生的粉煤灰（15~20%）、煤渣，钢铁冶金行业的高炉灰、钢渣，选矿厂尾矿（60~70%）三类工业固体废物为主要原料，掺入适量生石灰、石膏（激发剂10~15%），经配料制备、压制成型，常压或高压蒸汽养护而制成。
1.1矿渣
1.1.1化学成份
矿渣的化学成份见表1。
1.1.2碱性系数M0
M0=(CaO+MgO)/(SiO2+ AL2O3)=1.02
1.1.3活性系数Ma
Ma= AL2O3/SiO2=0.21＞0.12
说明其活性较好。
1.1.4物理性能
1)视比重：2.56；2)松散容重：1179kg/m3；3)紧密容重： 1278kg/ m3。
1.2粉煤灰
1.2.1化学成份
粉煤灰的化学成份数值见表2。
表2：粉煤灰的化学成份质量分数/%
1.2.2粉煤灰的等级
经测定粉煤灰的其它性能如下：
1)细度在0.08mm筛筛余量为19%；2)需水量比110；3)含水量为12%；4)SO3含量为1.3%。
从以上指标看，该粉煤灰属于Ⅲ级灰，可以用于粉煤灰砖中。
1.3石膏
1.3.1磷石膏的化学成份与物理性能
磷石膏的化學成份见表3。
从以上化学成份可以看出，磷石膏中的CaSO4•2H2O含量约为90%。完全可以代替天然石膏在建筑材料中应用。
1.4矿渣粉
为了使矿渣在较低的养护温度下，充分发挥其活性，以保证砖的强度及其它物理力学性能达到满意的效果，我们在砖的原材料中掺人少量的磨细矿渣粉，即用鞍钢的水淬矿渣，通过球磨机磨至细度为0.08mm筛筛余量小于12%的矿渣粉。由于其掺量较少，所以对砖的成本增加不多。
1.5石灰
为了使矿渣及粉煤灰的活性得到充分发挥，在砖的原材料中使用熟石灰，对其活性进行激发，石灰使用一般建筑用熟石灰即可。
2环保矿渣砖要点研究
2.1制作要点分析
2.1.1水泥和矿渣粉掺量对强度的影响
对于粉煤灰——矿渣——水泥砖来说，其强度随水泥用量的增加而增加，而矿渣粉却不然，正好相反，强度随矿渣粉掺量的增加而减少。
2.1.2影响分析
出现以上现象的原因，主要是矿渣掺量及W/C共同影响的结果。我们首先分析水淬矿渣对强度的影响。从我们前面的试验结果来看，在这两种配比的砖中矿渣主要起骨料作用，而其活性在该条件下，并未充分发挥。所以，矿渣砖在一定范围内，应该是矿渣的用量增加，提高了砖的骨架作用，其强度增加，反之亦然。而对水泥及矿渣粉来说，应该是掺量增加，其活性成份增加，强度也增加；但其增加的幅度却不大一样，因为在试验中，W/C在试验中，W/C是随它们的掺量增加而减少的。对于水泥来说，其W/C减小，强度增加；而对矿渣粉则没有此规律。在掺水泥的矿渣砖中，矿渣掺量减少，可能使其骨架作用减少，强度下降；但水泥量的增加及水灰比的降低的双重作用，使强度增加占主导作用，所以，其强度随水泥用量增加而增加。在掺矿渣粉的矿渣砖中，由于W/C的减小并不使强度明显提高；而随着矿渣粉掺量增加，矿渣掺量减少，而骨架作用减小使其强度下降的作用占主导地位，故其强度降低。
综上所述，在矿渣中无论是掺水泥，还是掺矿渣粉，都不应使水淬矿渣的用量减少太多，以免减小其骨架作用，使强度受到损失。
2.1.3低温养护粉煤灰——矿渣砖配方的确定
无论用水泥还是掺矿渣粉，用粉煤灰和矿渣作原料，生产砖是可行的，其强度都可满足100材砖的要求，但从经济效益来讲，用矿渣粉比水泥更为经济。所以，我们确定的砖配比为：
石灰：石膏：粉煤灰：矿渣：矿渣粉=12：5：25：43：15，其W/C以0.26为宜。
2.2性能要点测试
2.2.1砖的强度
砖的抗压及抗折强度见表4。
从以上实验结果看，砖的抗压强度平均值为：10.8SMPa，最小值为8.3MPa；抗折强度平均值为2.6MPa，最小值为1.8MPa；其结果符合G135101对MU10砖的强度要求。
2.2.2耐久性试验
1）抗冻性：经15次冻融循环，其重量损失为0.5%，经25次循环，其重量损失为1.3%，并未发现有裂纹产生，符合砖的抗冻性要求。
2）泛霜试验：经试验未发现有起粉、掉屑和脱皮现象。
3）石灰爆裂试验：经试验其石灰爆裂结果符合一等砖要求。
4）吸水率：经测定其吸水率为15%，符合特等砖要求。
2.2.3砖的容量
经测定砖的容量为1750kg/m3。通过以上试验可以看出，粉煤灰一矿渣砖完全符合一等砖标准。
3.经济效果分析
每万块矿渣砖成本分析见表5。
从现有烧渣堆放量和今后硫酸产量扩大，采用蒸养法制矿渣砖每年可处理废渣1.5万吨(渣砖600万块)，产值18万元，管理好可有盈利。
另外，环保矿渣砖作为工业废料的再来制作产品节约了企业资金投入，体现了环保的意识，在国内所取得的成就也是可观的。
4.结束语
粉煤灰和矿渣为原料，在合适的养护条件下生产建筑用砖在技术上是完全可行的，它不仅降低了砖生产过程中的能源消耗，而且充分利用了工业废渣，具有很好的经济效益和社会效益。用环保矿渣砖为原料生产的建筑用砖，在各种性能上完全满足国家标准要求，可以推广应用。
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