本报告根据文章《Production of lightweight aggregate ceramsite from red mud and municipal solid waste incineration bottom ash: mechanism and optimization》(已发表在期刊《Construction and Building Materials》的2021年第287卷)撰写,旨在向国内读者系统介绍这项研究的背景、方法、结果及其价值。
这项研究由Yuehui Sun带领的研究团队完成,参与研究的单位包括辽宁工程技术大学、武汉岩土力学研究所(中国科学院)、香港理工大学等。该文章发表于2021年,研究的主要目的是探索利用红泥(Red Mud,RM)和城市生活垃圾焚烧底灰(Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash,MSWIBA)制备轻质陶粒骨料的可行性,优化其生产工艺,并揭示其机理。
背景概述: 红泥是铝工业冶炼过程中产生的固体废弃物,因其高含铁量和碱性特性,常对环境造成严重的污染。数据显示,每年全球生产约1.2亿吨红泥,中国作为世界最大的生产国,2016年的红泥产量高达8800万吨。
MSWIBA则是城市垃圾焚烧后的剩余物,主要由陶瓷、小砾石、玻璃和金属等不易分解的物质组成,往往含有大量的重金属及有害物质,可能对环境产生潜在威胁。当其与红泥组合处理时,两种废弃物的优势互补为制备陶粒骨料提供了可能性:MSWIBA富含硅元素,而RM富含铝与碱金属氧化物,两者的元素组成有助于成核玻璃相并提升陶粒骨料的性能。
研究目的: 本研究旨在: 1. 探讨利用红泥和MSWIBA废弃物制备轻质陶粒骨料的科学可行性。 2. 优化不同原料配比及烧结温度的生产工艺参数。 3. 分析轻质陶粒骨料性能,包括其强度、吸水率、孔隙率等关键理化特性。 4. 通过显微结构分析揭示陶粒骨料的烧结机制,为废弃物资源化提供理论依据。
原料处理与生产流程: 研究中使用的原材料包括两种不同来源的红泥和一种城市垃圾焚烧底灰:含铁量较高的红泥(IRM)来自山东淄博,富钙红泥(CRM)来自贵州贵阳,MSWIBA来自湖北武汉。主要工艺流程包括: 1. 原材料预处理: 各原料在105℃烘干至恒重后,破碎并筛分至小于0.25毫米的粉末。 2. 配料与造粒: 按不同质量比例(如Red Mud与MSWIBA为1:1)将材料混合均匀后用盘式造粒机制成新鲜球状颗粒。 3. 烧结形成陶粒: 在马弗炉中将颗粒依