陶瓷抛光砖粉反应活性研究

陶瓷抛光砖粉反应活性研究

0陶瓷抛光砖粉的综合利用研究陶瓷抛光砖粉是指经过研磨和研磨工艺后产生的瓷砖垃圾。瓷质研磨抛光工序通常将从砖坯表面去除0.5~0.7mm表面层。据统计,我国陶瓷抛光砖产量已达8亿m2,全国抛光砖生产线每年产生废粉量巨大。陶瓷抛光砖粉的综合利用研究主要有以下几个方面:利用陶瓷抛光废渣或陶瓷废料生产超薄陶瓷抛光砖和生产高档仿古砖。利用抛光渣于1200℃烧成制造以闭口气孔为主,无渗透性的轻质陶瓷材料。利用陶瓷废料制备夹心型免烧陶粒[5~6]。利用陶瓷抛光尾泥制备橡塑用填料。利用建筑陶瓷抛光废料作膜法处理的填充滤料应用,用于反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜法。本文研究在常温与蒸压条件下陶瓷抛光砖粉的反应活性,并探讨作为主要原材料制备蒸压硅酸盐制品的可行性。1原材料和试验方法1.1原材料水泥:广州产P·Ⅱ42.5硅酸盐水泥。抛光砖粉:佛山市某陶瓷厂陶瓷抛光砖废粉。粉煤灰:广州某电厂Ⅱ级灰。1.2测试方法1.2.1抽真空保存扫描电镜SEM分析:试样在50℃条件下干燥,用真空泵抽真空1h,置于干燥器中保存。试验仪器采用LEO1530VP型SEM扫描电镜加能谱。1.2.2透明片的制备将待测粉末样干燥处理,将其与溴化钾粉末一起研磨,使其均匀地分散在溴化钾中并压成透明薄片以备测试。仪器采用德国Bruker公司生产的傅里叶变换红外谱仪,型号为Vector33。2试验结果及分析2.1陶瓷砖粉室温反应活性及应用研究2.1.1陶瓷抛光砖粉的颗粒形貌对陶瓷抛光砖粉进行化学成份测试,其化学组成见表1。从表l可知,抛光砖粉的主要成分是SiO2、A12O3等,组成与粉煤灰等火山灰质材料类似。(2)陶瓷抛光砖粉的颗粒形貌以勃氏法测抛光砖粉的比表面积为480m2/kg。以离心沉降式粒度分布仪测定抛光砖粉粒径分布见图1。从抛光砖粉的粒度分布曲线图可知,其中位粒径为6.31μm,粒径较小。从陶瓷抛光砖粉的SEM图可知,其颗粒尺寸较小,颗粒形状不规则、表面较粗糙。2.1.2强度试验检测以勃氏法测抛光砖粉的比表面积为480m2/kg,。将抛光砖粉按30%的比例,掺入到水泥中,做28d抗压强度比试验。水泥胶砂强度试验方法按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》进行,测定试验样品和对比样品的28d抗压强度。试验测得:掺30%抛光砖粉的水泥胶砂28d抗压强度比K=46.5MPa/55.6MPa×100%=83%。既高于火山灰质混合材28d抗压强度比不低于62%的要求,还高于粉煤灰强度活性指数不低于70.0%的要求。试验结果表明,在常温条件下,抛光砖粉具有相当的火山灰活性。2.1.3标准稠水用量的测定为了对比研究抛光砖粉与实验用粉煤灰对水泥标准稠度用水量的影响,以不同比例掺入抛光砖粉到水泥中按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测定其标准稠度用水量。实验结果见表2。由表2可以看出,掺抛光砖粉的水泥,其标准稠度用水量均有明显增大。当抛光砖粉作水泥混合材时,其比表面积较大、颗粒较细、形状不规则、表面较粗糙,表面吸附的水较多,导致水泥标准稠度用水量明显增大。2.1.4抛光砖粉的用量陶瓷抛光砖粉中Cl-主要来自抛光过程中,磨头中的氯氧镁水泥因磨削而引入的。生产厂家不同,废弃抛光砖粉的Cl-含量有较大波动(表3)。而最近发布的通用硅酸盐水泥标准也增加了Cl-限量的要求,即水泥中Cl-含量不大于0.06%,限制了抛光砖粉作为水泥混合材时的掺量。由此可见,抛光砖粉在常温下具有较高的反应活性。但因其含有一定量的Cl-,且颗粒较细、形状不规则、表面较粗糙,吸附的水较多,水泥标准稠度用水量明显增大,导致其无法作为水泥混合材大规模使用。2.2在湿压条件下，泡沫粉的活性和应用2.2.1抛光砖粉活性硅、铝的测定蒸压条件下活性SiO2、Al2O3量的多少是评价抛光砖粉经蒸压处理后反应活性的重要依据之一。根据实验方法测定活性SiO2、Al2O3,测定结果见表4。由表4可知,未经蒸压处理的抛光砖粉活性硅、铝总量达8.4%,活性Si为6.5%,活性Al1.9%。经蒸压处理后的抛光砖粉活性硅、铝总量达13.9%,活性Si为10.1%,活性Al3.8%,与未经蒸压处理的相比提高约50%,抛光砖粉在蒸压条件下能溶出较多能与钙质材料发生反应的SiO2、Al2O3,表明抛光砖粉在蒸压条件下的反应活性更高。2.2.2抛光砖中si-o键的变化图3为抛光砖粉(PPⅢ)在蒸压处理前后的红外光谱图谱。从图3可知,两者的强吸收区Si-O键的伸缩振动频率可知,经蒸压处理的抛光砖粉红外光谱图发生了较为明显的变化。蒸压硅酸盐材料在1200~850cm-1的强吸收带Si-O不对称振动频率大小判断Si-O键化学键强度,以此评价在蒸压条件下硅酸盐矿物的水化反应活性。在未经蒸压处理的抛光砖粉IR图谱中,Si-O键在1078cm-1吸收峰处为低对称性的分裂峰,但经蒸压处理后,抛光砖粉Si-O键的伸缩振动频率明显减小为1036cm-1。这说明抛光砖粉经蒸压处理后,Si-O键的聚合度减小,反应活性增高,蒸压条件下抛光砖粉的活性发挥更大。2.2.3抛光砖粉与实验用粉煤灰的蒸压制品强度对比为研究抛光砖粉掺入量对蒸压硅酸盐制品抗压强度的影响,试验测定了不同配比的生石灰与抛光砖粉混合所得制品的强度,并将之与实验用粉煤灰进行对比,结果见表5。由表5可知,在相同配比条件下,抛光砖粉蒸压制品的强度要明显高于实验用粉煤灰蒸压制品。与实验用粉煤灰相比,蒸压条件对抛光砖粉火山灰活性的激发作用较实验用粉煤灰大。2.2.4石灰-抛光砖粉蒸压制品的活性图4为石灰﹕抛光砖粉=1﹕3的蒸压制品水化产物能谱图。从图4可知,石灰-抛光砖粉蒸压制品中片状水化产物较多。EDS分析表明,石灰-抛光砖粉蒸压制品多生成低Ca/Si为1.58的水化产物,这进一步表明抛光砖粉中能与Ca(OH)2反应的活性SiO2量较多,因而其蒸压制品强度也较高。由此可见,抛光砖粉在蒸压条件下具有更高的反应活性,故将其应用于新型墙体材料中,在蒸压条件下更能激发其活性。因此作为主要原材料制备蒸压硅酸盐制品是较佳的综合利用途径,可得到大规模的应用。3抛光砖粉蒸压对水泥的活性(1)抛光砖粉在常温下具有较高的反应活性,抛光砖粉的水泥胶砂强度活性指数为83%。但因其含有一定量的Cl-,且颗粒较细、形状不规则、表面较粗糙,表面吸附的水较多,水泥标准稠度用水量明显增大,导致其无法作为水泥混合材大规模使用。(2)抛光砖粉经蒸压处理后的红外谱图分析,可见其Si-O键伸缩振动频率,由原来的1078cm-1降低至为1036cm-1,表明聚合度减小,反应活性增强;经蒸压处理后抛光砖粉活性硅、铝总量分别为10.1%、3.8%