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大理石在废料中的资源化利用

大理石在开采切割和磨抛过程中大约有70%转变为废料,由此造成了严重的资源浪费和环境污染。白色类大理石产生的废浆含有碳酸钙,彩色大理石的废浆中除含有碳酸钙外还含有氧化铁、镁、锰等。由于加工石材时没有使用污染性外加剂,所以可将大理石废料看作是一种很纯的化学产品,并且在工业和生态学中使用。


1、生产碳酸钙


将大理石废料湿法球磨后过抽滤,洗涤,干燥,筛分。然后于水热反应釜中与氢氧化钠溶液和晶形控制剂混合,分散后进行水热处理。水热处理后粉体经过过滤、洗涤、干燥、筛分得碳酸钙粉体。


2、生产石灰


大理石为碳酸盐矿物,含氧化钙高达50-60%,平均按55%计,烧失40-45%,平均按42%计,合碳酸钙96%以上。高温焙烧后每处理1000kg干基大理石废料可制得氧化钙含量95%以上的优质石灰550kg。


3、做为集料用于配制自密实混凝土


我们开展了利用大理石碎块作为混凝土集料取代传统的碎石灰石集料配制自密实混凝土的研究利用大理石废(MW)代替石灰石(LS)进行了配制自密实混凝土试验。试验结果表明,自密实混凝土的工作性极大地取决于集料的特性,如容重、形状和表面结构等。然而,随着水胶比的增加,集料的特性变得越来越不重要。使用LS和MW集料的自密实混凝土均可以得到最大的通过性和填充性。在最低水胶比时,使用MW集料的自密实混凝土的抗压强度比用LS作集料的自密实混凝土的抗压强度低6%。低水胶比条件下,在自密实混凝土中使用大理石集料替代石灰石,强度不会有明显的降低。


4、替代石灰石用于煅烧硅酸盐水泥


废大理石粉CaO含量高,SiO2含量低,从化学成份看,废大理石粉相当于较高品位的石灰石矿。废大理石粉比表面积高,为超细微粉,这一物理特性显著增加了大理石粉反应活性,从而抵消了废大理石粉结晶程度高、结构稳定、反应能力低等足。因此,废大理石粉是优质的煅烧硅酸盐水泥熟料的石灰质原料。将30%废大理石粉替代天然石灰石配料可以在新型干法水泥旋窑煅烧出品质优良的硅酸盐水泥熟料。废大理石粉替代石灰石配制的水泥生料在旋窑内煅烧过程理想,表现为熟料烧失量和f-CaO低、28d抗压强度高,生料易烧性好,窑内热工状况稳定,旋窑系统对30%废大理石粉替代石灰石配料适应性良好。


将废大理石粉用于生料配料及生料粉制备过程,可以简化生产工序,提高生料磨机产量,有利于降低生料生产过程中的电耗。大规模利用废弃大理石粉替代天然石灰石配料,采用新型干法水泥旋窑生产硅酸盐水泥熟料,能全部消纳所在地及周边石材加工业排放的大理石粉废渣,有望彻底解决石材加工业废弃大理石粉严重污染当地环境的问题,恢复当地的生态系统,变废为宝,促进石材加工业的可持续发展,具有十分显著的社会效益和经济效益。


5、生产人造石


首先将大理石的废料粉碎,然后对大理石粉体进行湿法球磨改性,使大理石粉体烧结活性得到改善。改性时使用的是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。硅烷偶联剂是一类低分子有机硅化合物,起着连接无机相与有机相的桥梁作用,其通式为RSiX3,式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团,X代表能够水解的烷氧基。在进行偶联时,首先大理石表面的活性基团与偶联剂中的R基进行吸附反应,然后与硅原子相连的X基水解,生成硅醇键(Si-OH),大理石粉体颗粒表面上的Si-OH相互脱水缩合反应,缩合成M-Si-O-Si-M共价键(M表示大理石粉体颗粒表面),形成网状结构的薄膜覆盖在大理石粉体颗粒表面,从而提高了大理石的强度。


经过钛酸酯偶联剂表面处理后,钛酸酯偶联剂与大理石粉末表面的自由质子形成化学键,主要是Ti-O键,让大理石粉末表面覆盖一层有机分子膜,使其表面性能发生了变化,进而达到改性的作用。改性之后分别加入氢氧化铝、硅溶胶、玻璃粉等填料,填料在一定温度下融化成液态,具有一定的流动性,可以填充颗粒间的空隙,进而提高了人造大理石的致密度。


选用硅烷偶联剂对大理石粉体进行表面改性,加入3%的氢氧化铝和2%的玻璃粉作为填料,低温烧结后可得到致密、高强度的人造石大理石。该工艺对大理石废料进行了合理的利用,不仅缓解了大理石从开采到加工过程中造成的资源浪费问题,而且对保护环境也起到了积极作用。


大理石岗石.jpeg



桂矿  2024-01-12  |  阅读:504
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