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石粉废弃物综合利用技术研究现状

时间:2021-06-27 来源网站:河北化工机械网

石粉废弃物综合利用技术研究现状

石材加工过程中不可避免地要产生大量的石粉类废弃物。由于其对环境会产生严重的污染,石粉类废弃物的回收利用日益受到关注。石粉作为细骨料在混凝土以及其他低附加值建材方面已经得到了广泛的应用,但是在高附加值建材方面的应用研究还不多;将石粉废弃物应用于聚合物改性方面的研究更是少之又少。通过对石粉类废弃物的综合回收利用技术的研究现状进行回顾和分析,作者指出了石粉类废弃物综合回收利用中存在的问题,并作出了一定的展望。

关键词:石粉 废弃物 综合利用 高附加值

1 引言

石材在开采、加工过程中会产生大量的石粉和碎石。为降低生产成本,部分石材加工企业会将石粉、碎石以及含有石粉的铣、削冷却液未经沉淀等处理而直接任意排放,给石材企业附近的环境造成污染[1]。乱倾倒的废弃石粉不仅吞噬了大量良田,加剧了水土流失,造成农产品减产减收,而且石粉最终流入河流,其中沉积下来的一部分会影响河道通畅,而在水中形成了胶体石粉颗粒的那部分则会污染水源。为有效利用废弃石粉,彻底消除石材加工废弃物造成的污染,各级政府和科研工作者都在积极地想办法[2-5]。

目前,废弃石粉的综合回收利用研究已经开展了一段时间,同时废弃石粉在工业生产中的应用也已初见成效。安培卿等人的研究工作表明,废弃板岩石粉可用作水泥掺和料[6]。黄红柳则探索了废弃石粉应用于混凝土的可行性[7]。在更早的研究工作中,鞠丽艳等就曾经将废石粉应用于商品砂浆中[8]。2007年底,福建省南安市正式建立投产30?50万吨石粉加气混凝土项目[9],且蒸压石粉加气混凝土砌块也早已在高层建筑中得到应用[10]。但是,从总体上来说,废弃石粉的综合回收利用技术研究与工业应用范围仍然不够广泛,集中在低附加值的建材领域。对于废弃石粉在聚合物改性中的作用以及废弃石粉-聚合物复合材料深加工方面的研究尚未得到充分的认识。

鉴于此,有必要在前人总结的基础上对废弃石粉的回收利用技术发展的新动向加以回顾,并展望其在聚合物基复合材料中的应用前景。

2 石粉类废弃物在污染防治及社会生产中的回收利用及研究

2.1 石粉类废弃物在污染防治方面的应用与研究

作为除酸剂:土壤中酸性过高,有益于镁、硼与植物的亲和,但会引起铝、铜、锌中毒现象。而用碱性的废弃石粉中和酸性土壤,则可以以较小的代价得到品质优良的土壤[11]。

作为脱硫剂:吴忠标等人[12]通过实验研究,同时在综合考虑实验结果与工业生产的经济效益的基础上,发现在pH = 5.5-6.5,液固比为3L/m3,浆液浓度为2%的工艺条件下,在进气SO2浓度为1000mL/m3时,废弃大理石粉可以实现脱硫率达60%以上。

2.2 石粉类废弃物在高附加值建材中的应用研究

用于生产彩色路面砖:朱建新[13,14]曾连续发表文章,指出了利用石粉用于生产彩色路面砖和墙面砖的技术具有很高的可行性,并分析了其经济效益。由于彩色路面砖制品中若石粉污泥和石材废料占80%以上,就能享受国家免税政策,因而生产成本低,同时还能得到政府有关部门的大力支持。

用于制备粉体微晶玻璃的应用研究:吴丹丹等人[15]用石材锯切粉体制备的微晶玻璃,通过DTA分析、XRD粉晶衍射分析以及SEM分析发现,粉体微晶玻璃的多数配方性能超过天然花岗石,同时接近或超过目前市售的建筑微晶玻璃复合板,表现为硬度高,吸水率低,耐酸碱性好,适合用于饰面板。

用于制备陶瓷釉料:蒋述兴、李龙等人[16] 研究了钾长花岗岩石废料作为釉料原料的可能性。通过将钾长花岗岩(80%) 和硅灰石(20%),以及0.2%的羧甲基纤维素钠混磨制得釉料。结果表明: 釉料粒径组成为D97 = 34.86μm、烧成温度在1200?1300℃时,可制得对坯体适应性强、性能稳定的陶瓷釉,其外观平整光滑、光泽度高、硬度较大。

用于作仿石涂料[17]:石粉废弃物可占仿石涂料成分的70%?80%,其废物利用率很高。另外,既可以用天然废弃石粉生产色调单一、色泽较暗的低成本仿石涂料;又可以将天然石粉进行筛选,生产色泽鲜艳、天然石感强的高档仿石涂料。

用于制作人造大理石:人造大理石是以不饱和聚酯树脂为粘合剂,加入无机填料、颜料、固化引发剂及其他辅助试剂,经固化成型所制得的一种复合材料。这种材料类似于天然大理石纹理,有丰富的色彩与光泽,有足够的强度、硬度,可耐水、耐热冲击等特点,因此具有“塑料混凝土”之称。储凌等人[18]通过以红花岗岩废弃石粉作为无机填充材料研制了聚酯型人造大理石,其石粉填充量可以达到约60%,而此时抗弯强度和冲击强度仍能达到GB/T 2571-1995的标准要求。此外,研究人员对人造大理石的耐污染性、耐化学腐蚀性、耐加热性、耐水性进行测试的结果均符合标准JC 908-2002 的要求。

3 石粉类废弃物在聚合物改性方面的研究与应用

总体来说,石粉废弃物在聚合物改性方面的研究与应用相对还不多,通过对近十年来国内有关废弃石粉的研究论文进行检索仅发现极少量的相关报道。陶冶等人[19]研究了石材加工废料应用于橡胶改性的可行性,结果表明硅酸盐石粉和碳酸钙石粉在橡胶中的性能优越,最高的拉伸强度为17.54MPa。王修昌等[20]用一定量的钛酸酯偶联剂对大理石石粉进行改性后,加入到废旧地膜(主要为低密度聚乙烯)中,发现当钛酸酯偶联剂用量达到2%时,CaCO3 -PE塑料的抗弯、抗拉和抗冲击强度均可达到最佳值。

4 石粉类废弃物综合回收利用存在的问题与展望

(1)石粉在初级建材,如混凝土中,有大量的应用,但是附加值不算高,非常有必要加强将石粉应用于高附加值建材领域的研究与推广应用。从目前的研究情况看,将废弃石粉应用于人造石的生产还是大有前途的。

(2)石粉类废弃物在聚合物改性方面的研究还存在较多问题:首先,研究规模太小,近十年来仅有两篇直接相关报道;其次,石粉类废弃物大多属于惰性材料,活性较低,无法较好的进行聚合物复合材料的生产,需要对其进行表面活化处理,且不同粉体所用的表面活化剂不完全相同,而废弃石粉组成及含量具有不确定性,找到一种适宜的表面活化剂较难;最后,石粉类废弃物除了用表面活化剂进行活化,另外还可以通过减小粒径[21]来增加石粉与聚合物的结合,但是将废弃石粉进行颗粒微细或超微细化的工艺流程复杂,且产品成本较高。

(3)在石材加工聚集区,如福建南安,废弃石粉的污染问题相对严重。而对于其他地区,比如合肥市,由于石材加工企业规模小,集中程度不算高,每日石粉产出量也相对较少,污染不算严重。因此企业对于石粉的回收利用技术研究重视程度往往不够。但是,积少成多,石粉问题总有一天会成为石材加工企业生存发展的桎梏。从长远来看,早解决、早受益,石材加工企业投入适当的经费和人力来对废弃石粉的回收利用技术进行进一步的研究十分有必要。此外,这一措施也会树立企业在行业内的科技排头兵形象,便于争取更多的政策优惠与资金支持。

5 结语

近年来,为了达到节能环保的要求,石粉类废弃物的回收利用技术得到了很大的发展,这也将是一个必然的发展趋势。目前石粉类废弃物的回收利用技术研究主要集中在将废弃石粉制成建筑材料等方面。虽然研究表明将废弃石粉进行活化处理或进行颗粒微细或超微细化处理后加入到聚合物中可以代替部分添加剂来改善聚合物的力学性能,但目前对废弃石粉在聚合物改性中的应用研究还存在较多问题。对于中小石材加工企业来说,废弃石粉的综合回收利用压力尚不算大,但是从长远来看,研制相关回收利用技术仍然十分必要。

来源:石材杂志

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