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赤泥等多固废协同利用制备路面基层材料填补应用空白 来源:[原创]省环资协会 作者:省环资协会 发表时间:2018/1/2 10:59:12 点击次数:241 

赤泥等多固废协同利用制备路面基层材料填补应用空白

本报讯记者徐彦泓报道 1114日,中国建材联合会在北京组织的"赤泥等多固废协同利用理论及其在路面基层材料中的应用"科研成果鉴定会上,以中国工程院院士、无机非金属材料专家、清华大学材料学院教授李龙土为组长,中材国际工程股份有限公司副总裁教授级高工隋同波和中国矿业大学(北京)教授王栋民为副组长的鉴定委员会专家一致认为,由北京科技大学、中色十二冶金建设有限公司牵头开展的赤泥综合利用项目研究成果,对我国赤泥等大宗工业固废的资源化利用具有重要意义,填补了赤泥基多固废复合材料在路面基层材料中的应用空白,经济、社会效益显著,应用前景广阔。项目整体技术达到国际先进水平。

赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的强碱性固体废弃物,因其氧化铁含量较高,外观呈赤色而得名。现在我国年产6000余万吨氧化铝,同时排放近9000万吨赤泥,而其综合利用率仅为4%左右。到目前,我国的赤泥累积堆存量已经超过5亿吨,仅中铝集团山东铝业公司的赤泥堆场就高达75米,占地50万平方米,触目惊心。因此,搬掉赤泥大山,实现循环利用,已经迫在眉睫。

以北京科技大学、中色十二冶金建设有限公司牵头组成的研究应用团队自2004年开始,将攻关目标锁定在利用赤泥等工业固废制备路面基层等建筑材料上,将赤泥作为大宗材料原料,整体加以综合利用。针对赤泥、煤矸石、粉煤灰、尾矿等固废中含有大量硅铝组分,胶凝活性差,Na+难固化,吸水率高、不易分散等技术瓶颈,项目科研人员经过十余年不懈攻关,终于磨出了资源环保利器:

北京科技大学、中色十二冶项目组应用地学"热液蚀变"理论,提出了赤泥煤矸石物料体系硅铝质惰性矿物复合热活化的新方法,有效提高了赤泥、煤矸石、粉煤灰等固废中硅铝质惰性固废胶凝活性,扫清了建筑材料中大掺量利用赤泥的最大障碍。

项目组根据多聚合度物料匹配设计原理和配位化学理论,采用固体核磁共振(MASNMR)系统研究了赤泥-煤矸石基硅铝质胶凝材料的水化产物,率先证明了随着水化龄期的延长,存在硅对铝的四配位同构效应。以此揭示了物料硅(铝)氧四面体聚合度对胶凝材料硬化体中Na+的固化机理,为赤泥等固废综合利用提供了理论依据。

项目组创新提出"多种固体废弃物资源的复合协同效应"新思路,研发出多固体废弃物协同利用新技术,利用赤泥、煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、高炉渣五种固体废弃物和少量水泥成功制备出了路面基层材料,充分利用了不同种固体废弃物的特点进行"优势互补",水化产物主要为C-A-S-H矿物和钙矾石,为实现固体废弃物在建筑材料里的"高掺量利用"奠定了理论和应用基础。

在此基础上,北京科技大学、中色十二冶科研团队还开发出湿赤泥均化分散新技术,形成了赤泥基路面基层材料施工工艺,减少了赤泥干燥和脱碱的环节,实现了赤泥、煤矸石等固体废弃物在公路基层中的高掺量和低成本利用。

这项科研成果成功应用在山西兴县中铝华兴铝业道路项目中。应用实践表明,利用赤泥等多固废协同技术,赤泥、煤矸石等多固体废弃物掺量高达97%,基层材料7天无侧限抗压强度达6.2MPa7天钠元素的模拟浸出0.0013%(质量百分比),施工工艺便捷,应用效果良好。

成果评审鉴定会上,专家一致认为,该成果对我国赤泥等大宗工业固废的资源化利用具有重要意义,建议尽快推广应用。

本次科技成果鉴定委员会的专家还有中国地质大学(北京)教授张以河,中国建筑材料科学研究总院教授张文生,北京工业大学教授崔素萍,交通运输部公路科学研究院研究员刘英,中国建筑科学研究院研究员周永祥和沈阳铝镁设计研究院高级工程师李志国。

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