《礦渣基生態(tài)水泥》一書從硅酸鹽水泥水化硬化機(jī)理出發(fā),提出了礦渣基生態(tài)水泥的水化硬化模型。根據(jù)此模型,以礦渣為基本原料,通過(guò)與鋼渣、磷石膏、脫硫石膏、廢棄混凝土等其他工業(yè)廢渣或少量硅酸鹽水泥熟料復(fù)合,制備出了幾種具有較好性能的新型生態(tài)水泥新品種,以替代通用硅酸鹽水泥作為建筑材料使用,不但可消納大量工業(yè)廢棄物,而且符合國(guó)家節(jié)能、減排、降耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向,對(duì)資源的合理化利用和我國(guó)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。
本書所介紹的礦渣基生態(tài)水泥品種中,既有適用于現(xiàn)有水泥廠的技術(shù)改造,以節(jié)能減排、降低成本為目的生態(tài)水泥新品種,如:分別粉磨礦渣水泥、礦渣少熟料水泥、石灰石鋼渣礦渣水泥、廢棄混凝土鋼渣礦渣水泥等。也有適用于制品廠、小粉磨站等企業(yè),以大量消納工業(yè)廢棄物為目的生態(tài)水泥新品種,如:過(guò)硫磷石膏礦渣水泥、過(guò)硫脫硫石膏礦渣水泥、石灰石石膏礦渣水泥、廢棄混凝土石膏礦渣水泥、礦山充填材料等。
其中,礦渣少熟料水泥,不加堿,不含氯離子,所用原料多為工業(yè)廢渣。生產(chǎn)32.5等級(jí)水泥時(shí),熟料摻量?jī)H需15%左右,生產(chǎn)成本可下降20~40元/噸;生產(chǎn)42.5等級(jí)水泥時(shí),熟料摻量?jī)H需25%左右,生產(chǎn)成本可下降30~50元/噸;生產(chǎn)52.5等級(jí)水泥時(shí),熟料摻量?jī)H需35%左右,生產(chǎn)成本可下降40~60元/噸;所產(chǎn)水泥的性能指標(biāo)均可優(yōu)于相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
過(guò)硫磷石膏礦渣水泥以磷石膏和礦渣粉為主要原料,添加2%左右的熟料粉(或普通水泥),即可制備出磷石膏摻量高達(dá)45%以上,28d抗壓強(qiáng)度達(dá)42.5等級(jí)以上的水硬性膠凝材料,并可輕易配制出C30等級(jí)以上的混凝土及其制品。生產(chǎn)過(guò)程中,磷石膏不需烘干或煅燒,無(wú)廢氣、無(wú)廢水、無(wú)粉塵排放,有利于環(huán)保;生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低,產(chǎn)品具有水硬性,用途廣泛;產(chǎn)品中磷石膏摻量高,可大量資源化利用磷石膏。
礦山充填材料可適用于各種礦山尾礦砂的固化膠結(jié),與一般的水泥類礦山膠結(jié)料相比,生產(chǎn)成本可下降50%以上,而且其性能超過(guò)42.5普通硅酸鹽水泥。
《礦渣基生態(tài)水泥》一書中的許多技術(shù)秘密均為首次公開(kāi),既有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,也有一定的理論意義。
《礦渣基生態(tài)水泥》一書從硅酸鹽水泥水化硬化機(jī)理出發(fā),提出了礦渣基生態(tài)水泥的水化硬化模型。根據(jù)此模型,以礦渣為基本原料,通過(guò)與鋼渣、磷石膏、脫硫石膏、廢棄混凝土等其他工業(yè)廢渣或少量硅酸鹽水泥熟料復(fù)合,制備出了幾種具有較好性能的新型生態(tài)水泥新品種,以替代通用硅酸鹽水泥作為建筑材料使用,不但可消納大量工業(yè)廢棄物,而且符合國(guó)家節(jié)能、減排、降耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向,對(duì)資源的合理化利用和我國(guó)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。
本書可供從事水泥和制品的生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)單位,以及需要處理固廢的工礦企業(yè)工程技術(shù)人員閱讀參考,也可作為高等學(xué)校無(wú)機(jī)非金屬材料工程、硅酸鹽工程專業(yè)的教學(xué)和參考用書。
我國(guó)是世界上最大的水泥生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)。水泥工業(yè)消耗了大量的能源和資源,同時(shí)排放出了大量的顆粒污染物和CO2,NOx廢氣,這些顆粒污染物和廢氣加劇了溫室效應(yīng)和霧霾的產(chǎn)生,如果這種情況不改善,資源、能源和環(huán)境都將無(wú)法承受。同時(shí),隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加,城市化進(jìn)程的加快,固體廢棄物產(chǎn)量日益增多,種類日益復(fù)雜,包括土壤污染、堆場(chǎng)安全等,已經(jīng)引起了諸多社會(huì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題。
如果能把處理固體廢棄物與水泥生產(chǎn)相結(jié)合,一方面可以解決固體廢棄物(固廢)綜合利用問(wèn)題,另一方面對(duì)于減少我國(guó)粉塵、氮氧化物、三氧化硫、二氧化碳等的排放量,阻止大面積霧霾天氣的形成,減少土地污染、提高土地利用率,將具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此,研究以固體廢棄物為主要原料的生態(tài)水泥新品種,對(duì)于固體廢棄物的綜合利用、水泥工業(yè)的節(jié)能減排,具有十分重大的意義。
生態(tài)水泥就是利用各種廢棄物,包括各種工業(yè)廢棄物、廢渣以及城市生活垃圾等作為原、燃材料,在生產(chǎn)和使用過(guò)程中,相對(duì)而言具有較好生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性的水泥。研發(fā)生態(tài)水泥,將使水泥工業(yè)成為具有環(huán)境凈化功能的產(chǎn)業(yè),變污染產(chǎn)業(yè)為綠色產(chǎn)業(yè),造福于人類。
所謂礦渣基生態(tài)水泥,就是以礦渣為主要成分的一類生態(tài)水泥的總稱。
本書匯聚了作者三十多年來(lái)的科學(xué)研究成果,從硅酸鹽水泥水化硬化機(jī)理出發(fā),提出了礦渣基生態(tài)水泥的水化硬化模型。根據(jù)此模型,以礦渣為基本原料,通過(guò)與鋼渣、磷石膏、脫硫石膏、廢棄混凝土等其他工業(yè)廢渣或少量硅酸鹽水泥熟料復(fù)合,制備出了幾種具有較好性能的新型生態(tài)水泥新品種,以替代通用硅酸鹽水泥作為建筑材料使用,不但可消納大量工業(yè)廢棄物,而且符合國(guó)家節(jié)能、減排、降耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向,對(duì)資源的合理化利用和我國(guó)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。
本書所介紹的礦渣基生態(tài)水泥品種中,既有適用于現(xiàn)有水泥廠的技術(shù)改造,以節(jié)能減排、降低成本為目的生態(tài)水泥新品種,如:分別粉磨礦渣水泥、礦渣少熟料水泥、石灰石鋼渣礦渣水泥、廢棄混凝土鋼渣礦渣水泥等。也有適用于制品廠、小粉磨站等企業(yè),以大量消納工業(yè)廢棄物為目的生態(tài)水泥新品種,如:過(guò)硫磷石膏礦渣水泥、過(guò)硫脫硫石膏礦渣水泥、石灰石石膏礦渣水泥、廢棄混凝土石膏礦渣水泥、礦山充填材料等。許多技術(shù)細(xì)節(jié)均為首次公開(kāi),既有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,也有一定的理論意義。
本書可供從事水泥和制品的生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)單位,以及需要處理固廢的工礦企業(yè)工程技術(shù)人員閱讀參考,也可作為高等學(xué)校無(wú)機(jī)非金屬材料工程、硅酸鹽工程專業(yè)的教學(xué)和參考用書。
必須指出的是,由于水泥與混凝土科學(xué)本身還處于發(fā)展之中,在理論上還很不完善,讀者要分辨地閱讀本書所介紹的一些理論觀點(diǎn),并且在實(shí)踐中檢驗(yàn)它、發(fā)展它。還要提到的是,本書試驗(yàn)所得到的一些數(shù)據(jù),都是在不同原料、不同條件下取得的,在書中引用這些數(shù)據(jù)是為了說(shuō)明某些原理和規(guī)律。希望讀者在實(shí)際工作中,不要生搬書中的數(shù)據(jù),而是要根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用書中闡明的基本原理和規(guī)律,并且通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)來(lái)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。請(qǐng)讀者注意,水泥與混凝土科學(xué)的原理和規(guī)律是通過(guò)試驗(yàn)建立的,而把這些原理和規(guī)律運(yùn)用到某一具體的生產(chǎn)實(shí)踐,還要通過(guò)試驗(yàn),認(rèn)識(shí)這一特點(diǎn)是十分重要的。
作者對(duì)在本書出版和科研過(guò)程中,參與部分科學(xué)試驗(yàn)及提供了支持的人員表示感謝:福建三明水泥廠黃玉國(guó);吉林交通水泥廠張國(guó)泰;云南昆鋼水泥廠李唯;山西交城卦山水泥有限公司呂恩元;云南宜良蓬萊水泥廠蘇繼富;華新水泥股份公司李葉青、盧九松、肖漢英、曹中海;武漢理工大學(xué)黃!、水中和、趙前、萬(wàn)惠文、陳偉、李福洲、劉金軍;研究生張育才、武秋月、師華東、殷曉川、徐軍、龍安、嚴(yán)沖、王浩杰、貝格杜(BEGUEDOU
ESSOSSINAM)、杜保輝、韓亞、徐巍、楊杰、丁沙、陸建鑫、田素芳、陳飛翔、曾瀟、方周;武漢億勝科技有限公司歐小弟、李大志、萬(wàn)齊才、馬章奇、陳世杰;中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院劉晨、鄭旭、王昕、王旭方、劉云;清華大學(xué)金峰、安雪暉、周虎、黃綿松、韓國(guó)軒、柳春娜;湖北省黃麥嶺磷化工有限公司張富榮、唐有運(yùn)、高曄;湖北省大悟縣新富源水泥制品有限公司付全良等。特別感謝我的夫人劉順妮教授,在科研和成果產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的參與和支持。此外,對(duì)中國(guó)建材工業(yè)出版社的楊娜編輯,為提高本書質(zhì)量付出的艱辛勞動(dòng),表示感謝。同時(shí),也感謝廣大讀者對(duì)本書的支持和愛(ài)護(hù)。
限于作者的水平和條件,書中難免有疏漏、不當(dāng)甚至是錯(cuò)誤之處,懇請(qǐng)廣大師生和讀者提出寶貴意見(jiàn),以便訂正。
林宗壽
2018年2月于武漢
1 緒論
。保薄∥覈(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展概況
。保病∥覈(guó)水泥工業(yè)的污染物排放情況
。保场∥覈(guó)固體廢棄物概況
。保础∩鷳B(tài)水泥的定義與意義
1.5 生態(tài)水泥發(fā)展?fàn)顩r
參考文獻(xiàn)
2 礦渣基生態(tài)水泥制備基本理論
。玻薄⊥ㄓ盟嗌a(chǎn)工藝流程
。玻病⊥ㄓ盟嗟哪Y(jié)硬化機(jī)理
2.3 礦渣基生態(tài)水泥水化硬化模型
參考文獻(xiàn)
3 分別粉磨礦渣水泥
。常薄》謩e粉磨配制水泥的概念與優(yōu)勢(shì)
。常病》謩e粉磨礦渣水泥的性能
。常场》謩e粉磨礦渣水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)
。常础∏蚰ズ土⒛サV渣粉的性能差異
。常怠》謩e粉磨礦渣水泥質(zhì)量控制
參考文獻(xiàn)
4 礦渣少熟料水泥
4.1 不同粉磨工藝對(duì)比試驗(yàn)
。矗病》勰ゼ(xì)度對(duì)礦渣少熟料水泥性能的影響
。矗场〉V渣少熟料水泥組分配比的優(yōu)化
4.4 礦渣少熟料水泥的水化
。矗怠〉V渣少熟料水泥的性能
。矗丁〉V渣少熟料水泥混凝土
4.7 礦渣少熟料水泥原料與要求
。矗浮〉V渣少熟料水泥生產(chǎn)工藝
4.9 礦渣少熟料水泥生產(chǎn)過(guò)程控制
參考文獻(xiàn)
5 石灰石鋼渣礦渣水泥
。担薄∈沂撛V渣無(wú)熟料水泥
5.2 石灰石鋼渣礦渣少熟料水泥
。担场∈沂撛V渣水泥抗起砂性能
5.4 各種砌筑水泥的性能對(duì)比
6 過(guò)硫磷石膏礦渣水泥
。叮薄「耪
6.2 過(guò)硫磷石膏礦渣水泥組成與制備
。叮场∵^(guò)硫磷石膏礦渣水泥的水化硬化
。叮础∵^(guò)硫磷石膏礦渣水泥的性能
。叮怠∵^(guò)硫磷石膏礦渣水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)
。叮丁∵^(guò)硫磷石膏礦渣水泥混凝土性能與微觀結(jié)構(gòu)
。叮贰≠|(zhì)量控制與技術(shù)要求
6.8 過(guò)硫磷石膏礦渣水泥的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
7 過(guò)硫脫硫石膏礦渣水泥
。罚薄∶摿蚴嗉捌鋺(yīng)用概況
7.2 原料與試驗(yàn)方法
。罚场∵^(guò)硫脫硫石膏礦渣水泥組分優(yōu)化
。罚础∵^(guò)硫脫硫石膏礦渣水泥的制備
。罚怠∵^(guò)硫脫硫石膏礦渣水泥的水化硬化
參考文獻(xiàn)
8 石灰石石膏礦渣水泥
。福薄≡吓c試驗(yàn)方法
8.2 石灰石石膏礦渣水泥組分優(yōu)化
。福场≡戏勰ゼ(xì)度對(duì)石灰石石膏礦渣水泥性能的影響
。福础∈沂嗟V渣水泥的性能
8.5 石灰石水化作用與水化產(chǎn)物研究
。福丁∈沂嗟V渣水泥的水化硬化
參考文獻(xiàn)
9 廢棄混凝土再生水泥
。梗薄「攀
。梗病≡牧吓c試驗(yàn)方法
。梗场U棄混凝土石膏礦渣水泥的組分優(yōu)化
9.4 廢棄混凝土鋼渣礦渣水泥的組分優(yōu)化
。梗怠U棄混凝土再生水泥的性能
9.6 廢棄混凝土再生水泥的水化硬化
參考文獻(xiàn)
10 礦山充填材料
。保埃薄「耪
10.2 原材料與試驗(yàn)方法
。保埃场×资嗟V山充填材料
。保埃础×资嗔蜩F礦全尾砂充填材料
10.5 磷石膏銅礦全尾砂充填材料
。保埃丁∈嗟V渣膠結(jié)劑
參考文獻(xiàn)
附錄1 WGD-I型水泥抗裂抗起砂性能測(cè)定儀使用手冊(cè)
附錄2 中華人民共和國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《制品用過(guò)硫磷石膏礦渣水泥混凝土》(JC/T23912017)
附錄A (規(guī)范性附錄)PSC漿濾液耗酸量試驗(yàn)方法