掺加建筑垃圾分选粉体对硅酸盐水泥熟料烧成的影响

0引言：建筑垃圾指对各类建筑物和构筑物等进行拆迁、建设、装修和修缮房屋过程中所产生的余泥、余渣、废旧混凝土、废旧砖石及其他废物的统称。据统计，2005～2013年间，国内一线城市建筑垃圾的日产量为810t左右，二、三线城市建筑垃圾日产量在500t左右[1]，给城市的环境带来了很多问题。因此，建筑垃圾的再生利用已成为人们关注的课题，资源化利用建筑垃圾分选粉体同样也进入了水泥研究的领域，也是水泥生产绿色化和水泥高性能化的结合点。

本文试验所用的原料为拆除混凝土结构与砖混结构所产生的垃圾，来源于城市的改造、拆危等,试验将建筑垃圾分选粉体掺入生料中，主要研究这些分选粉体对硅酸盐水泥熟料烧成过程的影响。

1建筑垃圾分选粉体的生产工艺及基本性质

1.1生产工艺

建筑垃圾分选粉体生产工艺流程见图1，主要为颚式破碎机预处理破碎、冲击式破碎机二次处理破碎和筛分、风力分级、吸尘处理这三个阶段。经过处理后最终得到的建筑垃圾分选粉体所占比例为61.5%，主要成分见表1。

图1建筑垃圾分选粉体生产工艺流程

表1建筑垃圾分选粉体的化学成分%

1.2建筑垃圾分选粉体物理性质

建筑垃圾分选粉体是一种质地疏松的粉末，其堆积密度为873.49kg/m3；使用BT-9300H激光粒度分析仪对建筑垃圾分选粉体进行粒径检测，得到粒径分布见图2，其平均粒径为30.3μm，与水泥相似；使用FBT-5型电动勃氏透气比表面积仪对其进行表面积检测，结果为349m2/kg。

图2建筑垃圾分选粉体粒径分布曲线

1.3化学性质

对建筑垃圾分选粉体进行X射线荧光分析及衍射分析，结果见表2和图3。

表2建筑垃圾分选粉体化学成分%

图3建筑垃圾分选粉体XRD图谱

从表2和图3中可见，建筑垃圾分选粉体主要矿物成分是SiO2，这说明废弃混凝土砂石骨料中的碎屑在分选粉体中占有较大比例；衍射图中难见硅酸钙、铝酸钙等晶体的衍射峰，说明试验所用建筑垃圾分选粉体中的水泥颗粒已基本水化完全，主要以凝胶体形式存在。

2建筑垃圾分选粉体掺量对水泥性能的影响

将建筑垃圾分选粉体(细度为349m2/kg)按照不同比例配入水泥生料中，以研究其对硅酸盐水泥熟料煅烧的影响。

配料方案见表3。所有配料均经过粉磨设备粉磨并过0.2mm筛，且0.08mm筛余＜8%。按照一定的配合比配制而成的生料粉，混合均匀后加入15%～20%的蒸馏水，在3～5t的压力下制成Φ15mm、约3g±0.5g的生料片，将此生料片放入100～125℃的烘干箱中进行低温烘干，再转移到预先升温至850℃的硅碳棒高温炉中保温40min，再升至预先设定的温度（1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃和1500℃），保温30min后取出自然冷却，粉磨成粉体全部通过0.08mm筛，用甘油-乙醇法测定粉体中的fCaO的含量。其中1为对比组，不掺建筑垃圾分选粉体。表3各配料经不同温度煅烧后的熟料试样的fCaO含量见表4，物理性能见表5。

表3掺入建筑垃圾分选粉体的配料方案

表4掺入建筑垃圾分选粉体配料试样煅烧后fCaO含量%

表5建筑垃圾分选粉体掺入量与水泥性能的关系

从表4可以看出，煅烧温度≥1300℃，掺入建筑垃圾分选粉体组的各熟料试样fCaO含量都小于对比组。其中在1400℃，掺入建筑垃圾分选粉体的试样已经烧成，其fCaO含量基本都在1.5%以内，而对比组试样尚未烧成。如果C3S的开始形成温度大致认为是1338℃，那么在烧成温度≥1350℃以上时，掺入建筑垃圾分选粉体的熟料试样的fCaO含量均小于对比样。这说明建筑垃圾分选粉体掺入硅酸盐水泥生料中，不会使水泥熟料的岩相发生本质变化，反而能烧制出性能更好的水泥熟料。当掺加量为12.7%，煅烧温度在1450℃时(2号试样)，fCaO含量最低，仅为0.78%，符合一般水泥生产要求fCaO≤1.0%的要求。另外，因掺入建筑垃圾分选粉体生料中的CaO含量稳定，而CaO是C3S的生成必备物质，更加有利于C3S的后期形成[1]。但笔者认为，仅靠建筑垃圾分选粉体改善硅酸盐水泥熟料的性能，效果还不够理想，需要进行后续的进一步研究。