生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块及制备研究.docx

《生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块及制备研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块及制备研究.docx（9页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块及制备研究* 研究内容摘要（限120字内）探讨利用垃圾焚烧炉渣制备加气混凝土砌块，通过这项技术的研究应用，在不降低性能的情况下可减少硅酸盐水泥用量，还可节约成本，具有很好的应用前景。* 一、项目立项依据（包括国内外技术发展现状、技术瓶颈和发展趋势，知识产权情况，项目对福建科技、经济和社会发展的作用及产业化前景，2000字内）生活垃圾的主要处理方式是焚烧，但产生大量炉渣，造成严重污染。环保水泥也叫做生活垃圾焚烧炉渣环保水泥是采用生活垃圾焚烧炉渣，生产过程无需高温煨烧，不采用或少量采用水泥熟料，是一种低Co2排放低耗能的水泥。其成本远低于硅酸盐水泥，是水泥工业

2、的主要发展方向之一。环保水泥包括生活垃圾焚烧炉渣、矿渣、粉煤灰等主要成分，可以部分替代硅酸盐水泥，焚烧后的垃圾残渣化学组成与黏土接近，又可以替代黏土最终成为水泥熟料，是可以用碱来激发的体系。这样既节省能源、保护耕地，又大大降低了水泥厂生产成本。加气混凝土砌块作为一种新型墙体材料，在研制、生产和应用的过程中已有四十多年的历史，是一种符合现代建筑功能需要的非常理想的墙体材料。特别是在我国北方地区和地震区域作为墙体材料，尤为合适。国家先后颁布了JGJ17-84蒸压加气混凝土砌块应用技术规程、GBl1968-89蒸压加气混凝土砌块、GBl1968-2006蒸压加气混凝土砌块、GBl1969-11975

3、-89蒸压加气混凝土性能试验方法、89SJ139加气混凝土砌块墙体建筑构造标准图集和QB1-84加气混凝土砌块建筑施工操作规程等标准，为其生产、制作设计、应用、质量检验创造了良好的条件。知识产权情况：国内外对生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块研究很少，更鲜有人考虑到将生活垃圾焚烧炉渣应用到加气混凝土砌块当中去。将二者结合运用是技术上的创新。加气混凝土砌块组分比较复杂，相对于普通混凝土，它有发气组分铝粉，为了协调发气速度和基体强度增长速度，需加入石灰。铝粉与一些激发剂会发生反应，使基体强度增长速度超过发气速度，造成憋气。因此，必须弄清激发剂、焚烧炉渣及铝粉之间的关系，使发气稳定，孔结构良好，

4、这是需要解决的技术瓶颈问题。另外由于生活垃圾焚烧炉渣的组分也比较复杂，对于其进一步的分炼也是我们后期必须要进行的重要工作。随着国民经济的飞速发展和社会生活对建筑物多功能的需要，加气混凝土砌块行业得到了迅速的发展。随着循环经济发展战略及近期行动计划的制订以及水泥窑协同处置固体废物污染控制标准的实施，新政策与标准的落实将为环保水泥的发展提供更为广阔的空间，这不仅是水泥行业向环保产业转型的标志，更能拓展水泥企业的生存空间。将这种对环境造成严重污染的废料利用起来，制成环保水泥，保护环境的同时也产生巨大的经济效益。通过前期的调研和长时间的实验研究，充分证实了项目的可行性，也预见了即将带来的经济效益。这不

5、仅有利于改善福建省环境，还可以推动福建省经济和社会的发展，因此具有非常好的产业化前景。在我省，建筑能耗已占资源总能耗的27%,成为耗能大户。在建筑能耗中墙体耗能约占60%。随着福建省发展应用新型墙体材料管理办法(福建省任命政府令第99号)和福建省墙体材料“十三五”发展规划的深入贯彻实施，加气混凝土砌块作为一种自保温材料，在我省得到广泛的应用，全省每年用有500万n?。水泥的主要原料是石灰石和黏土,生产1吨水泥要消耗L3-1.5吨石灰石和0.2-0.4吨黏土。破坏山林良田，生态环境破坏。本项目的推广使用有利于改善福建省的建筑能耗,且可节约成本、减少碳排放，其环保性和经济性突出，在我省每天新产生城

6、市垃圾超过2500吨，并以10%的速度逐年递增。近年来，用于处理城市垃圾的固定资产投资超过5.6亿元，现每年用于处理城市垃圾的维持运行费用超过1000万元。如该市垃圾全部由水泥厂作一次性无害化处理，只需投资1.6亿元左右，大大低于建设垃圾堆场、焚烧处理厂和垃圾电厂所需要的费用，运营后每年可节约城市垃圾处理费548万元、燃料费80万元、黏土采掘运输费200万元，每年的综合经济效益超过820万元。以福州大学雄厚的技术力量为依托开展创新性研究，以福建同利建材科技有限公司为产业化试点基地，预期可以顺利开发出满足国家标准蒸压加气混凝土砌块(GBlI968-2006)的系列产品，推动福建省经济健康可持续的

7、发展。目前还未检索到这方面的专利。有望通过本课题的研究，产生这方面的专利群，形成自主知识产权。* 二、研究开发内容及主要创新点(2000字内)1、具体研究开发内容和要重点解决的关键技术问题；1)具体研究开发内容(1)生活垃圾焚烧炉渣环保水泥的配方研究，生活垃圾焚烧炉渣环保水泥对于普通硅酸盐水泥的取代量的问题，以及为了确保垃圾焚烧炉渣的活性，石灰掺量的问题。确保浇筑稳定性、砌体保持良好的干密度、提升强度的研究。(2)大量试验室试验和工程应用进一步优化生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块配合比并且验证这种替代比例的优越性及耐久性。根据掌握的规律，修改现有生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块配合比设

8、计方法并充分考虑工业废料组成成分的变异性，开发生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块配合比的设计方法。2)重点解决的关键技术问题(1)环保水泥中硅铝酸盐量物质平衡的问题在生活垃圾焚烧炉渣环保水泥中含有氧化硅和氧化铝，它们的比值是一个十分重要的参数，它们对砌块有强度上的影响，通过改变掺入量，找出他们之间的关系和规律也是一项重要的内容。(2)解决生活垃圾焚烧炉渣环保水泥中的碱激发剂与砌块中铝粉的适配性问题在碱性溶液中，铝表面的氧化铝融解，使铝粉能与水反应，放出氢气，这是发气过程。研究将以中性钠盐为基础，复掺少量其他激发剂，使发气更加稳定，性能指标更好。(3)协调生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块容重与

9、抗压强度的关系生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块容重与抗压强度永远是一对矛盾。正常情况下，想要得到高强度，必需要增加容重。而想要得到容重又轻，但强度又高的生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块，是一件非常困难的事情。为了解决这一问题，我们只能从优化砌块的孔结构入手，一方面增加总的孔体积量以降低容重，另一方面细化孔径，且使孔分布均匀以提高强度。2、项目的特色和创新之处。1）生活垃圾焚烧炉渣环保水泥可以对垃圾进行二次利用项目为数量庞大的城市生活垃圾提供新的处理途径。解决垃圾焚烧后处理的难题。2）将以中性钠盐（硫酸钠）为主的激发剂用于生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块为了解决加气混凝土砌块基体强度的发展

10、与发气速度相协调的问题，通过大量前期试验，我们选择了中性钠盐作为主要激发剂，这不仅节约成本，而且能使发气稳定，不出现塌模现象，在国内外可查得的资料研究中均未见到，具有一定的创新性。* 三、研究开发方案和技术路线（限2000字内）1 .研究开发方案1）实验室小模试验研究实验室试验和中试试验主要存在两个不同点：一是小模试验体积较小，只有100mm100mm100mm,而实际生产过程（大模中试试验）体积很大，为3nP；二是中试试验掺有废浆（将切割后的多余废料，加水搅拌成废浆投入使用，掺量在10%左右，这有环保及经济效益），而小模试验没有废浆。组分复杂性不同和尺寸效应是需要考虑的问题。为了循序渐进地解

11、决问题，先进行小模试验。从小模试验中找出规律，将较好的配方用于大模试验，以便在大模试验中减少影响因素。小模试验采用生活垃圾焚烧炉渣代替矿渣的试验方法。通过正交试验和对比试验，研究碱激发剂的类型（硫酸钠、硅酸钠等），以及合适的石灰产量。参考通用硅酸盐水泥GB175-2007中的指标，筛选出适合于生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块的水泥。并不是所有性能较好的环保水泥配方在生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块中都适用，因为砌块需要发气，生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气混凝土砌块有铝粉这个组分。通过前期研究，我们发现以中性钠盐为主的激发剂比较合适。再检测水化产物的生成，用电镜扫描其成分，不同温度环境下水化生

12、成物的区别，检测其孔结构。检测生活垃圾矿物的成分比例。用软件进行演示计算预测其结果。3）生产过程中试大模试验研究由于大模试验与小模试验存在配方复杂性和尺寸效应的区别，所以，一方面需要确定增加的组分（如废浆）对生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块的影响，另一方面需要确定因为砌块体量不同，导致养护环境（砌块降温较慢）不同对生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块的影响。因为这两个因素的干扰，小模试验最优的配方不一定能直接用于工业化生产，需开展中试研究。根据小模试验得到的生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块配方和规律，按实际的生产流程，开展中试试验。使浇注稳定性满足生产要求（不出现塌模和憋气情况）。主要的控制

13、指标包括出釜抗压强度、7天抗压强度和容重。针对大模试验得到的数据，根据需要重新开展一些小模试验，直到得到满足要求的抗压强度和容重指标。在满足这两个指标的基础上，进行其他性能指标的测试和研究。一般情况下，容重满足要求，其热工性能也会满足要求。然后在微观层面上进一步验证，查验生活垃圾矿物的成分比例，电镜扫描该砌块的成分，检测其孔结构。用软件进行模拟结果等。2 .技术路线1）先试验室（小模）试验，然后是工厂中试（大模）试验，最后为生产工艺改进和工程应用。小模试验主要弄清垃圾炉渣、石灰、碱激发剂的有关的参数变化规律、最佳取代量、最佳配比等。大模试验主要研究尺寸效应和废料的影响。生产工艺改进和工程应用主

14、要解决环保水泥在砌块生产过程使用工艺，以及进行实际工程跟踪调查，优化配方等。这种层层递进的研究为新技术的产业化应用铺平道路。2）先宏观试验研究，后微观试验研究在掌握宏观试验规律的情况下，再有针对性地开展微观研究，用孔结构、水化产物来解释宏观数据，用电镜扫描其成分，观察不同温度环境下水化生成物的区别，检测其孔结构。检测生活垃圾矿物的成分比例。用软件进行演示计算预测其结果以确保研究的可靠性和科学性。四、项目考核内容与指标*1、主要技术指标（限IoOo字内）研发的生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气砂砌块系列产品由以下一个产品组成：（1）强度级别A5.0,干密度级别B07这三个产品还应满足以下性能（1）干燥

15、收缩值标准法（mmm）W0.5;快速法（mmm）4）.8（2）抗冻性质量损失5%；冻后强度（MPa）2.8（3）导热系数（干态）Wm.KW0.16*2、经济社会效益（700字内）福建同利建材科技有限公司年产品为25万方，按每方平均节约8元（碱矿渣水泥的成本比硅酸盐水泥和石灰低，通过前期试验数据进行测算，每立方加气混凝土砌块原材料成本节约6-10元）来计算，节约成本约200万元，如果在福州地区推广该技术，福州地区生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块用量为约240万方，可节约成本约1920万元；如果在福建省推广该技术，福建省生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块用量为约500万方，节约成本可达4000万

16、元。如果考虑对生活垃圾焚烧炉渣消耗，以及因减少硅酸盐水泥的使用而产生的减少CO2排放等效益，其经济效益将进一步提高，且有明显的环保效益和社会效益。六、现有研究开发基础和已具备的条件（包括承担单位概况，研究工作基础与知识产权状况，研发队伍与科技服务管理能力等）（IoOO字内）1 .承担单位概况福建同利建材科技有限公司是我省“生活垃圾焚烧炉渣环保水泥加气碎砌块”及其配套材料生产的龙头企业（获我省科技型企业称号，证书编号：201305910365）。目前该公司获授权专利3项，企业标准加气混凝土砌块界面剂（Q/FJTL201-2010）已备案，闽候科技局的企业研发中心绿色低碳环保新型建筑材料研发中心已通过验收。福州大学是国家“211工程”重点建设高校，福建省人民政府与国家教育部共建高校。福州大学土木工程学