固体废物制备建筑材料

（2）工艺原理
生产过程可以简单的概括为“两磨一烧”，即生料的配置和磨细、生料的 煅烧、熟料加石膏磨细
①磨细成生——将原料按比例配合、磨细，得到称为生料的混合物。 ②煅烧——生料在回转窑或立窑内，经1350～1450℃高温煅烧、冷却后得
到粒状或块状的熟料。熟料与适量石膏共同磨细，得到成品水泥。煅烧 炉分预热带、分解带、反应带和烧成带. • 分解带:温度＜1000℃,主要进行的反应为： 石灰石 CaCO3=CaO+CO2, MgCO3=MgO+CO2; 黏土Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O • 反应带：温度1000～1300℃，发生的主要反应为： CaO+2Al2O3=CaO·2Al2O3;2CaO+Fe2O3=2CaO·Fe2O3 • 烧成带：在1300℃高温下，铁铝酸四钙、铝酸三钙及碱质氧化钙烧成液 相，当温度达到1450℃时，2CaO·SiO2+CaO=3CaO·SiO2。铁矿粉的 作用是使物料生成最低共熔物，大大降低熔点。
固体废物制作建筑材料的意义
•建筑材料是经济建设应用最 广、用量最多的材料。 •许多固体废物的组成类似于 建筑材料生产原料，可直接 用做或转变成可用的建筑材 料。 •利用固体废物代替传统建筑 材料生产原料制备建筑材料， 保障建材工业的可持续发展 和环境保护
一、胶凝材料生产技术
胶凝材料
气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料
• 焙烧是制砖的主要环节。若砖坯在氧化气氛中焙烧出窑， 则值得红砖。若砖坯在氧化气氛中烧成后，再经浇水闷窑，
使窑内形成还原气氛，可促使砖内的红色高价氧化铁 （Fe2O3）还原成青灰色的低价氧化铁（FeO），然后冷 却至300℃以下出窑，即制得青砖。
• 内燃烧砖法。它是将煤渣、粉煤灰等可燃工业废渣以适量 比例掺入制坯黏土原料中作为内燃料，当砖焙烧到一定温
2.常用水硬性胶凝材料
既能在空气中 硬化，又能在 水中硬化，保 持并持续发展 其强度。
在建筑工程中应用最多的是硅酸盐类水泥
（1）原料组成：生产水泥的原料是石灰 石、黏土和铁粉
加入铁粉是为了降低水泥窑的烧成温度，使液相出 现，降低液相黏度，使石灰石和黏土彻底反应，减 少水泥料中游离氧化钙含量，从而提高水泥质量
• 蒸养（压）砖是以石灰、砂为主要原料，经成坯、 养护而成的墙体材料。以砂80％～90％，石灰10 ％～20％，水3％～10％，经混合搅拌、压制成 型（成型压力为15～20MPa），放入蒸汽釜内， 通过饱和蒸汽，经5～8h的蒸压养护，使砖坯中 的砂子与石灰反应生成含水硅酸钙与砂料牢固粘 结，形成具有相当高强度的灰砂砖。
• 煅烧： CaCO3 900-1000C CaO+CO2
MgCO3 700 C MgO+CO2
• 熟化： CaO+H2O==Ca(OH)2 +64.8kJ 构成紧密交织的结构 网，强度进一步提高
• 硬化: 包括干燥、结晶和碳化三个交替进行的过程。干燥时，石灰浆体中多余水 分蒸发或被砌体吸收使石灰粒子紧密，获得一定强度。随着游离水的减少，逐渐从 饱和溶液中结晶出来，形成结晶结构网，使强度继续增强
是指在一定条件下经过自身的 一系列物理化学作用，能将砂、 石、砖、石块、砌块或块状材 料粘结成为具有一定强度的整 体材料。
1. 常用气硬性胶凝材料
• 石灰 • 石膏 • 水玻璃 • 镁质胶凝材料
只能在空气中硬化、发展， 并保持其强度，在水中不 能硬化。
（1）石灰
生石灰具有强烈的水化能力，遇水发 生熟化反应（也称消解反应）生成熟 石灰，并放出大量的热，同时体积膨 胀1～2.5倍
2. 墙体材料生产技术
墙体材料是建筑工程中的重要建筑材料。 以普通砖为例，孔洞率大于15％或者没有 孔洞的砖，称为普通砖。根据原料和工艺 的不同，普通砖又分为烧结砖和蒸养（压） 砖两类。 ——在一般的房屋建筑中，墙体占整个建筑 物质量的1/2，用工量、造价约各占1/3。
（1）烧结砖
以黏土、页岩、 煤矸石或粉煤为 主要原料，经焙 烧而成
缩写符号 含量/%
C3S C2S C3A C4AF
44～62 18～30 5～12 10～18
——水泥是上述几种熟料矿物（另加石膏）的混合物，改 变熟料之间的比例，水泥的性质将会发生相应的变化。如 提 高 C3S 、 C3A 的 含 量 ， 可 制 成 快 硬 高 强 水 泥 ； 降 低 C3S 、 C3A 的含量，适量提高C2S的含量，则可制得水化热小得大 坝水泥
CaSO4
2H
2O==CaSO4
1 2
H
2O+
3 2
H2O
（3）百度文库玻璃
原料包括石英砂，纯碱或含碳酸钠的原料及 有类似成分的固体废物。将原料磨细，按比 例配合，在玻璃熔炉内加热至1300～1400℃， 熔融而生成硅酸钠，冷却后即成固态水玻璃， 反应式如下：
Na2CO3 +nSiO2 ==Na2O nSiO2 +CO2
（3）水泥的组成
烧制水泥熟料的生料化学成分范围/％
成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO
含量 64～68 21～23 5～7 3～5
＜5
硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量
矿物名称
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
化学成分
3CaOSiO2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3 4CaOAl2O3Fe2O3
• 碳化：CaO+H2O+nCO2==CaCO3+(n-1)H2O
（2）建筑石膏
石膏的生产原料包括含硫酸钙的天然石
膏（生石膏）或含硫酸钙的化工副产品 和废渣，如磷石膏、氟石膏和硼石膏等， 其化学成分为，也成为二水石膏。建筑 石膏是二水石膏经107～170℃温度下煅 烧分解而成的半水石膏，也称熟石膏， 反应如下：
（3）玻璃
玻璃种类很多，按功能可以分为平板玻璃、热反射玻璃、 异型玻璃、夹层玻璃、泡沫玻璃和中空玻璃等
度时，内燃料再坯体内也进行燃烧，这样烧成的砖称为内 燃砖。
内燃砖比外燃砖可以节省大量外投煤，节约黏土 原料5％～10％，且强度可提高20％左右，表 观密度减少，热导率降低，同时还处理了大量工 业废渣。我国普遍采用。
（2）蒸养（压）砖
• 经常压或者高压蒸养护硬化而成的砖称为蒸养 （压）砖，如灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。