分析工业固废电石渣在节能和环保材料中的高值化利用

孙梦雅

摘 要：文章针对新型建材工艺进行分析，重点阐述电石渣在制作蒸压砖中的应用，包括产品类型、用途、工艺流程以及性能评估等方面，对电石渣在其他环保材料上的应用领域与方法进行探讨，力求通过研究使更多工业固废得到高值化应用。

关键词：工业固废电石渣;节能环保;高效应用

在社会经济飞速发展之下，我国的资源储备日益匮乏，提高资源利用率成为大势所趋。在工业生产中产生的大量固废电石渣，可在节能环保材料中得到高效利用，如制作蒸压砖、加固土壤、作为脱硫剂等，具有较强的物化性质与经济性，可在一定程度上缓解当前资源短缺的情况，实现工业可持续发展。

1    新型建材简介

新型建材与传统的砖瓦、砂石等建筑材料有所不同，是新的建筑材料品种，主要包括新型墙体材料、新防水密封材料、新保温隔热材料与装修装饰材料4种类型。以高分子防水卷材为例，其市场占有率在19%左右，主要应用于中小型企业中。但与发达国家相比，我国在工业固废高值化利用方面仍有较大的上升空间，未来将逐渐实现产品、配套材料与施工机具的配套供应。

2    電石渣在制作蒸压砖中的高效应用

2.1  产品类型与用途

当前蒸压砖系列产品有3种，即石膏类、粉煤灰类、灰砂类。分别采用不同的原材料、不同的配比生产出不同特性的蒸压砖。可根据当地与周围建材市场的实际需求，对主要产品的名称、规格等信息进行确定，砖体尺寸有标砖、配砖、盲孔砖、多孔砖系列，为保证满足建筑企业的特殊施工需求，可以定制大砌块系列。该产品适用于民用、工业厂房、市政工程，作为建筑墙体砌体材料使用，分为承重与非承重两种类型。此外，在民用住宅小区、公共设施建筑物、工业厂房、围墙与配套设施等行业中也得到了广泛应用。

2.2  工艺流程

生产工艺主要包括材料制备、搅拌、消解、粉碎、砖坯成型与蒸养几部分。从整体来看，原料制备是根本所在，砖坯成型为基础，最后的蒸养环节则是关键，三者之间相互依存[1]。在生产过程中，最重要的是搅拌和消化，搅拌均匀后通过粉混机粉碎一些较大的粒子，粉碎混合后进入消化仓，根据原料的不同调整消化时间，充分反应，打散、粉碎一些原材料结块，消解完成后需要进行二次粉混，然后进入砖机料斗，等待压制;压制过程中要注意材料的尺寸和成型压力;蒸养过程应注意加热升温时间，升温不能太快，防止温差过大对半成品产生不利影响，出现开裂等现象。

将电石渣、粉煤灰、尾矿砂、改性剂及其他一般固废等原材料放入称斗中进行计量，再通过皮带输送到搅拌机中，粉状物料经过混合搅拌后，再用粉混机打散，必要的情况下在消解仓中进行消解，将物料再次投放到粉混机中二次破散后送入砖机成品料仓。根据特定程序将砖机注模压制，将质量符合指标要求的成品砖经过机器人码送到蒸养车，将质量较差的砖坯与废料由皮带运输到前一个环节循环使用，码垛后的蒸养车运送到蒸压釜中，关闭釜门，在高温、高压状态下利用饱和蒸汽进行蒸压养护，排汽后开启釜门，对成品进行养护、拆卸和打包。经过质量检定后，与要求相符的合格产品出厂销售，与要求不符的产品收集后由破碎制砂装置制作成原料重新投入配料系统之中，循环生产[2]。

2.3  性能评估

以蒸压灰砂砖、粉煤灰砖为例，在水和激发剂的双重作用、蒸压条件下电石渣消化后生成的Ca（OH）2与粉煤灰中的活性SiO2进行水化反应后，生成水化硅酸钙凝胶，此类水化物均匀分布，并包裹骨料中的颗粒，形成具有致密骨架结构的墙体材料，且具有较强的物理力学性能。在性能评估试验中，选择细度为0.08 mm的粉煤灰、SO3质量分数为35.42%和质量分数为2.00%的石膏以及CaO质量分数为65.01%、MgO质量分数为0.13%的电石渣、中细砂骨料开展实验。在水固比为0.12、成型压力为11～20 MPa、荷载时间为40 s的条件下，将材料放入60 ℃的环境中预养12 h，送入蒸压釜后，2 h内气压升高到1.2 MPa，温度升高到180～210 ℃，经过6～8 h的养护后自然降压降温，出釜1 d后对各项性能指标进行检测。

粉煤灰掺量与其他条件固定时，电石渣掺量增加，抗压强度值会显著提升，与承重墙体强度等级力学性能指标相符。究其原因，电石渣在该体系中不但作为胶凝材料而存在，还发挥着激发作用，以Ca（OH）2为主要材料，可对粉煤灰的活性进行激发。当细砂掺量为38%时，力学性能与MU20强度等级相符合;当掺量减少时，力学强度显著降低，可见细砂掺量控制在30%～40%为最佳状态，能够满足MU20强度等级要求。细砂掺量与干燥收缩度之间具有紧密关联，当中细砂掺量从32%提高到36%时，干燥收缩度下降34%。主要由于砂与Ca（OH）2之间发生反应，形成水硬性胶凝物质，并将其作为骨料填充在坯体中间，使钙矾石的体积膨胀，由此降低干燥收缩度。此外，砂中部分物质与铝酸盐反应后生成钙矾石，可加速C-S-H系统的水热反应，促进水化硅酸钙晶体的转化，以此提高制品的强度。

3    电石渣在节能环保材料中的应用

电石渣的应用范围广阔，除了在蒸压灰砂砖、粉煤灰砖中具有优良应用效果，还在其他节能环保材料中得以应用。例如，作路基原料，与水泥和石灰高温煅烧所消耗的能量相比，电石渣可应用到固化土之中，也可与外加剂结合后共同应用到加固土中，可节省大量能源，减少二氧化碳排放，为环境保护作出贡献。此外，电石渣还是一种优良的建筑材料，可用来生产水泥、建筑砌块、石灰等建材产品，采用5%的城市固体垃圾焚烧底灰与10%的电石渣可用来生产水泥，与传统水泥相比，膨胀性较小，具有良好的使用性能，效果理想。

4    结语

电石渣等材料的综合利用具有较大的现实意义，可通过新型建材工艺，变废为宝，不仅可以减少环境污染与危害，还可获得更多社会和经济效益，符合节能减排要求，有助于促进社会经济的可持续发展。

[参考文献]

[1]关多娇，徐有宁，赵海.工业废弃物—电石渣作为脱硫剂应用的现状与发展探讨[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2019（1）：27-31.

[2]鞠宇飞，张志舵，周宁宇.我国工业固体废弃物在固土中的应用研究与展望[J].科技创新导报，2018（32）：146-147.