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建筑工程中铁合金生产废渣的运用分析

时间:2021-08-28作者:白刚
本文导读:这是一篇关于建筑工程中铁合金生产废渣的运用分析的文章,铁合金冶炼产生大量废渣,不仅对环境造成了严重污染,而且危害人们身体健康,随着我国环境保护政策的不断严苛以及人们环保意识的不断提高,如何合理利用铁合金废弃炉渣,减少环境污染,变废为宝,成为近年来国际学术

  摘    要: 介绍了铁合金冶炼生产过程中会产生大量的废渣,不仅占用大面积场地,而且污染空气、地下水和土壤,进而直接危害人们的身体健康,同时浪费资源和能源;随着我国经济的飞速发展,城市扩大化的不断加快,建筑工程行业对建筑材料的需求突飞猛进,笔者对铁合金冶炼产生的大量废渣在建筑工程中应用的研究热点和方向进行了综述。

  关键词 :     铁合金;废渣;建筑工程;混凝土;

  Abstract: A large amount of slag will be produced in the process of ferroalloy smelting, which not only takes up massive yard, but also contaminates air, groundwater and soil, thus directly endangering people's health and wasting resources and energy. With the rapid development of China's economy and the continuous acceleration of urban expansion, the demand for construction materials has been rapidly increasing in the construction industry. The research focus and direction of the application of a large number of ferroalloy slags in construction engineering are summarized in the paper.

  Keyword: ferroalloy; slag; construction engineering; concrete;

  前言

  铁合金冶炼产生大量废渣,不仅对环境造成了严重污染,而且危害人们身体健康,随着我国环境保护政策的不断严苛以及人们环保意识的不断提高,如何合理利用铁合金废弃炉渣,减少环境污染,变废为宝,成为近年来国际学术界讨论的热点。

  1 、用作建筑工程的水泥骨料

  铁合金炉渣是铁合金冶炼生产过程中产生的废渣,大部分为深灰绿色多孔材料,是铁合金生产的主要工艺过程中形成的副产品。因其物相组成和物理力学性能使其成为建筑工程材料的宝贵原料。由于我国矿床地质条件逐年复杂,矿物原料中的常规含量较低,采矿量的增加和矿石回收利用的费用越来越大。一方面,经济性或节约每吨矿产原料是一个值得重视的问题,另一方面,由于矿产原料的综合利用不充分,废渣量逐年增加,损害日益严重。因此,矿产原料的广泛、复杂的利用是金属冶炼技术进步的关键问题之一,其解决方案实际上涉及到生产水平的提高。这些问题都导致冶金和矿山综合体的废渣量锐化,从而造成环境污染。两个有机物的废物回收问题对所有高度发达工业化国家都至关重要[1]。在俄罗斯,它们通常被用作骨料或填料[2]。
 

建筑工程中铁合金生产废渣的运用分析
 

  将废物(炉渣)运输到处置区无利可图,因为它们的储存会带来巨大的物质损失。通常,铁合金厂更喜欢将这些炉渣粉碎,并建议将其用作粗骨料,但粉碎产生的细颗粒会被去除并浪费掉。铸造碎渣的物理力学性能与天然密实碎石一样,适用于有效类型的重混凝土骨料[3]。

  采用花岗岩骨料和铬铁骨料对混凝土配合比进行了研究。结果表明,含铬铁骨料的混合料比传统的混合料更硬。试验混凝土的强度特性是传统混凝土的1.7倍。在评估由铬铁炉渣骨料制成的混凝土的近似水泥消耗量时,确定此类混凝土具有B30级强度,但在混凝土混合料中使用花岗岩骨料导致强度为B20级。

  2、 在建筑工程重质混凝土中的应用

  开发利用铁合金废渣,用于制作重质混凝土的化学添加剂,是近年来重质混凝土研究领域的热点。重型混凝土由于其在土木工程和其他类型建筑工程的普遍性和非竞争性应用,被认为是主要的现代结构材料[4]。提高混凝土质量的方法多种多样。在混凝土混合料中引入各种用途的化学添加剂被认为是一种经科学验证和批准的有效方法[5]。

  如今,市场上出现了各种各样的添加剂,有些传统上改性剂更昂贵,即实际使用时经济上不可行。在改善混凝土特殊性能的同时,有些产品成分的主要部分对其他性能没有显着影响。因此,由两种或两种以上影响混凝土流变、物理化学性质和结构的组分组成的复合外加剂最受追捧。

  在各种天然和合成添加剂中,低聚物、水溶性和水分散聚合物、脂肪酸醚、萘磺酸和甲醛缩合产物等有机物非常受欢迎[6]。化工过程工业中的人为副产品被认为是一种有价值的有机物来源。特别是,利用工业副产物和己内酰胺聚合物作为混凝土化学添加剂的组成部分的方法是众所周知的。同时,这些副产品的研究还没有得到深入的研究;因此,这方面的研究可能会引起极大的兴趣[7]。

  己内酰胺及其衍生物的工业副产品类型取决于制造方法。聚酰胺-6(PA-6)被认为是己内酰胺水解聚合的主要原料之一。生产PA-6时,己内酰胺和低聚物与聚合物处于平衡状态。PA-6组成中的低分子量化合物(LMC)加重了聚合物的处理过程。

  水萃取法去除LMC是目前工业上应用最广泛的方法。珠状聚合物在90~1 200 ℃的热水中在设备提取器中进行处理。过滤形成的萃取水,留下纯LMC,即己内酰胺齐聚物。目前,只有己内酰胺工艺(AWCP)的碱性废物被用作混凝土化学添加剂的成分[7]。然而,这些废物毒性极大。提取后留下的己内酰胺低聚物是可持续的、绿色的和易于使用的。

  高炉废渣以及平炉和转炉炼钢炉渣广泛用于混凝土和矿渣混凝土制品的制造、水泥生产和道路建设工程[8]。此前,电炉炼钢并未得到广泛推广,因此,许多研究工作致力于高炉渣的可能用途[9]。然而,目前有向改进熔炼法过渡的趋势:从平炉和转炉炼钢过渡到电炉炼钢。

  铸造业电炉渣的主要来源是专门冶炼机械工程各领域用废钢制成的超优质钢的企业。在这种情况下,主要的工艺任务是从废料中提取额外的碳和外加剂,以生产设计等级的钢。由于炼钢过程中设备的高生产率和电炉渣的不断积累,其回收利用的问题越来越受到重视[8]。

  目前的研究包括将工业副产品作为可回收的成本节约原材料的复杂方法。它还可以解决在提高混凝土物理力学性能的同时,与消除人为因素对生态系统的影响有关的许多问题。在研究过程中,已开发出基于己内酰胺低聚物的复合化学添加剂,该低聚物是一种可持续成分,保留在萃取水过滤之后[10]。

  3、 在建筑工程道路铺设中的可持续性利用

  从改善环境的角度来看,开发建筑工程合理利用铁合金废渣的方法是非常重要的,因为生产区积累了数亿吨工业废料。然而,众所周知的工业废物处理技术在很大程度上是无利可图的,它们大多返回垃圾场,形成大吨位的垃圾堆。在这方面,开发合理利用建筑工程铁合金废弃物的方法的紧迫性是毋庸置疑的。同时,铁合金炉渣物理化学性质的研究结果在很大程度上决定了铁合金炉渣利用途径和方法的有效性。这种方法的一个特点是,技术原材料已经经过高温处理,这决定了结晶和非晶结构的形成,有机杂质的缺乏,以及这种原材料在建筑工程中二次使用的可能性。

  铁合金炉渣积极用于道路建设,包括将其用于制备沥青混合料,用于道路修复,以及提高路面构件的质量,同时考虑到变形性等特性。在沥青混凝土混合料组成中使用铁合金炉渣决定了改善其操作性能的可能性[11],这与使用此类混合料修补路面以及修建新道路和增加道路运营条件有关。

  这意味着,在城市街道和各类公路沥青混合料的配制和铺设过程中,铁合金炉渣可以成为天然建筑工程材料的重要储备。它们的成本和储备将使建造能够抵抗动荷载和交变温度的路面成为可能,而材料成本相对较低。

  4 、在建筑工程中高铝水泥的应用

  氧化铝水泥是一种高效的黏合剂。这种水泥以其优异的性能而闻名,最重要的是,具有较高的初始强度、耐热性和抗硫酸盐介质[12]。3天龄氧化铝水泥强度与硅酸盐水泥28天强度相对应。由于大量热量的释放,快速硬化使其可用于冬季混凝土行业。与硅酸盐水泥铝酸盐水泥相比,它具有更高的抗硫酸盐和碳酸盐腐蚀能力。它是生产膨胀自应力水泥以及许多特种水泥的基础。

  利用铁合金废渣制作水泥已经是国内非常成熟的技术,如何利用铁合金废渣制作高效的氧化铝水泥黏合剂是今后的研究方向。

  氧化铝水泥用于建造防水结构、钻油气井、消除事故、火灾后维修、紧急建造汽车基础、修复受损结构、建造暴露于矿化水和二氧化硫的物体[12]。铝酸盐水泥的另一个重要应用领域是耐火混凝土的生产。在这种情况下,使用高含量氧化铝-高铝酸盐(HAC)的水泥。然而,工业氧化铝的短缺及其高昂的成本制约了铝酸生产的发展[13]。目前,含有氧化铝的工业废料显示出越来越大的优势,因为它们使生产铝酸盐水泥成为可能[14]。

  为实现铁合金废渣综合利用,生产硅铝酸盐,利用铝酸盐,硅酸盐制作硅、铝酸盐水泥是工业发展利用的目标和趋势。

  参考文献

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