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含硼废弃物是硼矿开采和硼化工产品生产过程中产生的含硼废渣,迄今为止,辽宁省已经累积堆积含硼废弃物在1600万吨以上,并且仍旧以每年近百万吨的速度排放和堆积,破坏生态和污染环境。在含硼废弃物的利用上国内外已经取得了不少的成果,但能够较大规模的利用含硼废弃物的成果却很少见。本文结合辽宁宽甸含硼废弃物的特点,开展利用在煤矸石中加入含硼废弃物生产建筑用砖的研究。
在煤矸石中加入含硼废弃物烧制砖瓦有较大的实用价值。烧制的砖瓦的性能主要山包含的结晶相或玻璃相的组成、性能和比例组成决定。本文采用理论分析与实践相结合的方法,进行了烧结砖的配比组成设计试验。研究了烧结砖的性能与微观结构的关系,探索了理想的烧结制度。
根据煤矸石和含硼废弃物的化学成分组成配比,以含硼废弃物和煤矸石为组成原料烧结原料中是MgO-Al2O3-SiO2三元系统;综合考虑烧结砖的工艺要求和使用性能,烧结砖的内部结晶相组成选择在相图最低共熔点附近,降低烧结温度。
通过XRD射线衍射分析,研究影响烧结砖性能的内部的相结构,认为促使煤矸石和含硼废弃物烧结砖在部分物化性能上超过煤矸石砖,其主要原因是在煤矸石和含硼废弃物烧结砖中形成了堇青石相。在MgO-Al2O3-SiO2三元系统中堇青石相熔制温度最低,且能满足烧结砖的性能要求。而在相同的烧结制度下,单一的煤矸石烧结砖烧结温度较高,加入含硼废弃物后在烧结时更容易形成液相,从而在较低温度完成烧结,并且在部分物化性能上单一的煤矸石烧结砖也不如加入含硼废弃物的烧结砖。
通过理论分析和试验研究,在煤矸石中加入含硼废弃物进行烧结砖试验成功的制得合格的烧结建筑用砖材料,影响其性能的主要结晶相为堇青石;材料性能测试结果表明:含有堇青石相的烧结砖具有良好的力学性能,和抗风化性能。材料完全适合承重砖的应用要求。
技术经济分析表明:利用含硼废弃物生产烧结砖,符合行业要求,投资少,收益高,技术可行,能够较大规模的处理含硼废弃物,实现含硼废弃物的综合利用,环保利废,符合国民经济可持续发展战略,有深远的现实意义。