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        生活垃圾焚燒發(fā)電廠廢雜料在輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用技術(shù)研究

        2021-10-26 02:25:36王文剛
        關(guān)鍵詞:模數(shù)砌塊細(xì)度

        王文剛

        (內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010106)

        1 技術(shù)研究背景及目的

        隨著我國(guó)綜合國(guó)力的逐漸增強(qiáng),國(guó)民物質(zhì)生活的改善,因此,日常生活中消耗品在逐漸增加,進(jìn)而生活垃圾數(shù)量大幅度增長(zhǎng),給我們的生活居住環(huán)境帶來(lái)了很大的影響,利用焚燒的方式有效地處理日常生活垃圾,同時(shí)產(chǎn)生的電能還能帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益,這一處理垃圾的方式應(yīng)運(yùn)而生。隨之生活垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料的處理和二次利用技術(shù)研究,也成為實(shí)現(xiàn)變廢為寶的國(guó)家號(hào)召。

        恒諾建材公司引進(jìn)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的美國(guó)哥倫比亞M1600型混凝土全自動(dòng)生產(chǎn)線,全年可生產(chǎn)砌塊8萬(wàn)m3,在對(duì)生活垃圾焚燒發(fā)電廠廢雜料進(jìn)行系統(tǒng)研究試驗(yàn),其可作為生產(chǎn)輕集料混凝土小型空心砌塊的骨料,提高固廢資源的綜合利用率。公司使用的經(jīng)焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料,來(lái)自土左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)的生活垃圾發(fā)電廠,進(jìn)行了安全、清潔、資源化貯存、處置,不僅實(shí)現(xiàn)了污染治理,同時(shí)為固廢資源的高效利用創(chuàng)造了前提。

        內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)任公司組織技術(shù)力量,將廢雜料通過(guò)實(shí)驗(yàn)室篩分,顆粒級(jí)配情況分析,配合比優(yōu)化試配、生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)性生產(chǎn)等系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),結(jié)合利廢節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)管理,各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)保障,利用其生產(chǎn)固廢利用量大,生產(chǎn)成本低的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、隔熱、保溫型的輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品。

        2 研究方法與研究?jī)?nèi)容

        通過(guò)對(duì)土左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)的生活垃圾發(fā)電廠焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證生活垃圾發(fā)電廠的廢雜料可作為混凝土施工及混凝土制品生產(chǎn)中替代性骨料的可行性;結(jié)合美國(guó)哥倫比亞M1600型混凝土全自動(dòng)生產(chǎn)線優(yōu)勢(shì),利用垃圾發(fā)電廠廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料,優(yōu)化輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)配合比,有效降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。

        3 研究試驗(yàn)

        3.1 原材料實(shí)驗(yàn)

        3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料。水泥:采用內(nèi)蒙古西卓子山草原水泥廠生產(chǎn)的Po42.5普通硅酸鹽水泥,化學(xué)成分見(jiàn)表1。砂子:細(xì)度模數(shù)2.3~4.0,含泥量≤5%。石屑:細(xì)度模數(shù)2.3~4.0,含泥量≤15%。廢雜料:采用左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)的生活垃圾發(fā)電廠發(fā)電后產(chǎn)生的廢雜料,含泥量≤1.5%,顆粒級(jí)配宜為3.1~3.5之間,最大粒徑10mm。石子:碎石,最大粒徑10mm,含泥量≤15%。粉煤灰:二級(jí),呼市托克托縣電廠。水:飲用水。

        3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法。廢雜料相關(guān)試驗(yàn)按照GB/T17431.1-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法 第1部分:輕集料》及JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》相關(guān)要求進(jìn)行;立方體抗壓強(qiáng)度按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》GB/T510081-2002進(jìn)行;輕集料混凝土小型空心砌塊相關(guān)實(shí)驗(yàn)按照GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)質(zhì)量要求進(jìn)行;經(jīng)實(shí)驗(yàn)室取樣篩分實(shí)驗(yàn),顆粒級(jí)配情況結(jié)果見(jiàn)表1,含泥量、細(xì)度模數(shù)、容重?cái)?shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

        表1 實(shí)驗(yàn)材料顆粒級(jí)配

        表2 含泥量及細(xì)度模數(shù)

        3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,廢雜料具有良好的顆粒級(jí)配,最大粒徑不大于10mm,細(xì)度模數(shù)在2.3~4.0范圍之內(nèi),堆積密度<1 200kg/m3,符合GB/T17431.1-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法第1部分:輕集料》相關(guān)技術(shù)要求。

        3.2 實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)

        3.2.1 實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求,結(jié)合JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì),見(jiàn)表3。

        表3 實(shí)驗(yàn)室混凝土配合比

        3.2.2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用100mm×100mm×100mm的試模,經(jīng)振搗臺(tái)振搗成型,帶模養(yǎng)護(hù)1d后拆模,再放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù),控制溫度20℃±3℃、相對(duì)濕度在95%以上。分別測(cè)試實(shí)驗(yàn)混凝土試件3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度(見(jiàn)表4)。

        表4 混凝土試件抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        3.2.3 實(shí)驗(yàn)室配合比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)混凝土試件3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn),均達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度,廢雜料替代骨料的最佳比例為20%~40%,可達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果。

        3.3 輕集料混凝土小型空心砌塊試生產(chǎn)

        3.3.1 配合比試驗(yàn)。根據(jù)GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)技術(shù)指標(biāo),結(jié)合原材料實(shí)際情況,石屑、廢雜料符合輕集料混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)原材料,且較為經(jīng)濟(jì)。通過(guò)美國(guó)哥倫比亞M1600型混凝土全自動(dòng)生產(chǎn)線配套的配料程序指導(dǎo),結(jié)合生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)成型及脫模情況進(jìn)行了生產(chǎn)配合比最終確定。

        根據(jù)配料程序計(jì)算,理想的輕質(zhì)混凝土細(xì)度模數(shù)為3.84,但由于原材料所限,一般適配結(jié)果接近理想模數(shù)為佳。經(jīng)配料程序試配,結(jié)合生產(chǎn)線成型情況,最終確定每立方米預(yù)拌料中廢雜料摻量骨料占比為79%,即1 161kg/m3;石屑摻量為骨料占比為21%,即309kg/m3;泥摻量為130kg/ m3;粉煤灰50kg/m3;飲用水摻量150kg/m3。此時(shí)骨料細(xì)度模數(shù)為3.49,按照配料模數(shù)曲線圖接近理想細(xì)度模數(shù),配料模數(shù)曲線生產(chǎn)成型脫模情況較好。

        3.3.2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。生產(chǎn)線使用常用砌塊尺寸390mm×190mm×190mm模具進(jìn)行試生產(chǎn),按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程,經(jīng)電腦計(jì)量配料、攪拌、主機(jī)振搗擠壓成型后,窯車送入養(yǎng)護(hù)窯進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)窯通蒸汽1h后,砌塊進(jìn)行靜養(yǎng)。3d后出窯,進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。檢驗(yàn)3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度。

        表5 混凝土試件抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        4 研究創(chuàng)新成果

        通過(guò)輕集料混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)線試生產(chǎn),混凝土試件3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,脫模成型情況良好,可利用該廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料進(jìn)行生產(chǎn),優(yōu)化輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)配合比,有效降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。

        內(nèi)蒙古自治區(qū)建材產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)院依據(jù)《2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)輕集料混凝土小型空心砌塊質(zhì)量監(jiān)督抽查方案》相關(guān)要求,于2020年8月5日對(duì)內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的18系列以及30系列輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品進(jìn)行抽樣檢測(cè)。經(jīng)檢驗(yàn),產(chǎn)品符合GB/T4111-2013《混凝土小型空心砌塊試驗(yàn)方法》、GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)質(zhì)量要求;其放射性核素限量符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的相關(guān)規(guī)定。

        5 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益

        5.1 經(jīng)濟(jì)效益

        廢雜料價(jià)格為37元/m3,石屑市場(chǎng)價(jià)格為60元/m3,水洗砂市場(chǎng)價(jià)格為110元/m3,通過(guò)骨料替換及配合比優(yōu)化,產(chǎn)成品綜合節(jié)約生產(chǎn)成本近15元/m3。按照生產(chǎn)線年產(chǎn)量達(dá)到6萬(wàn)m3時(shí),每年可節(jié)約原材料成本約90萬(wàn)元。

        5.2 社會(huì)效益

        通過(guò)研究土左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)生活垃圾發(fā)電廠廢雜料的材料屬性,將其作為替代性骨料,推廣應(yīng)用于混凝土工程施工及混凝土制品的生產(chǎn)領(lǐng)域;內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)任公司利用垃圾發(fā)電廠廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料,優(yōu)化輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)配合比,有效降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。通過(guò)活垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料的處理和二次利用技術(shù)研究,有效促進(jìn)固廢資源綜合利用,實(shí)現(xiàn)國(guó)家變廢為寶的號(hào)召,對(duì)綠色可持續(xù)發(fā)展有積極的促進(jìn)作用,隨著該應(yīng)用技術(shù)不斷推廣,其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是巨大的。

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