TÁI CHẾ CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP VÔ CƠ TRONG VIỆC SẢN XUẤT GỐM CHO XÂY DỰNG

TÁI CHẾ CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP VÔ CƠ TRONG VIỆC SẢN XUẤT GỐM CHO XÂY DỰNG I Tổngquan chất thải công nghiệp vô dùng cho sản xuất gốm tình hình xử lý chúng I.1 Tổng quan thải công nghiệp vô dùng cho sản xuất gồm I.2 Tìnhhìnhxửlýchấtthảicôngnghiệpvôcơ Tổng quan công nghệ tái chế chất thải công nghiệp vô II.1 Tái chế chất thải công nghiệp vô sản xuất gạch xây dựng II.2 Tái chếchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuấtgạch men II.3 Táichếchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuấtcácốngbằngđấtsétđượcthủytinhhóa II.4 Táichếchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuất xi măng Phươngphápsửdụngchấtthảivôcơtrongviệcsảnxuấtgốmchoxâydựng III.1 Gốmxâydựngvàđặctínhcủagốmxâydựng III.2 Cácnghiêncứukhoahọcvềsửdụngchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuấtgốm III.3 Kếtquảthuđược (tổngquát) Kếtluận Kiếnnghị Tàiliệuthamkhảo Thuật ngữ II III IV V Chất thải rắn vô cơ: chất thải vật liệu xây dựng đá, sỏi, xi măng, thủy tinh… Chương 1: Tổngquan chất thải công nghiệp vô dùng cho sản xuất vật liêu xây dựng tình hình xử lý chúng 1.1 Tổng quan chất thải công nghiệp vô dùng cho sản xuất vật liệu xây dựng: Tăng trưởng kinh tế công nghiệp thập kỷ gần mang lại gia tăng loại rác thải khác (đô thị, công nghiệp, xây dựng ) bất chấp sách quản lý chất thải thông qua cấp quốc gia quốc tế Việc thực việc bán phá giá / việc quản lý không hợp lý chất thải từ ngành sản xuất khác có tác động đáng kể đến môi trường tiếp nhận, dẫn đến ô nhiễm nước, đất, không khí tiếng ồn, biến chứng khác thêm vào vấn đề môi trường có Tiêu thụ lượng chi phí đáng kể cho việc xử lý Tuy nhiên, rác thải quản lý cách xác chuyển đổi thành nguồn lực góp phần tiết kiệm nguyên vật liệu, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên khí hậu, thúc đẩy phát triển bền vững Vật liệu xây dựng truyền thống bê tông, gạch, khối rỗng, khối rắn, khối vỉa hè ngói sản xuất từ nguồn tài nguyên có Điều gây tổn hại đến môi trường việc không ngừng khám phá cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên Hơn nữa, chất độc hại khác nồng độ cao cacbon monoxit, oxit lưu huỳnh, oxit nitơ vấn đề hạt lơ lửng thải vào khí trình sản xuất vật liệu xây dựng Việc phát thải chất độc hại gây ô nhiễm không khí, nước, đất, thực vật, động vật thủy sinh, ảnh hưởng đến sức khoẻ người mức sống Chi phí vật liệu xây dựng ngày tăng nhu cầu cao, khan nguyên vật liệu giá lượng cao Từ quan điểm việc tiết kiệm lượng bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, việc sử dụng thành phần thay vật liệu xây dựng vấn đề toàn cầu Đối với điều này, việc nghiên cứu phát triển rộng rãi hướng tới việc khám phá thành phần cần thiết để sản xuất vật liệu xây dựng bền vững thân thiện với môi trường 1.2 Tình hình xử lý chất thải công nghiệp vô Các chất thải rắn thủy tinh, kim loại, plastic phần lớn chất thải rắn công nghiệp có nguồn gốc từ hoạt động sản xuất người nay.Số lượng lớn chất thải tạo toàn cầu nước phát triển phát triển gia tăng dân số, công nghiệp hóa- đại hóa đất nước Theo thống kê ngân hàng giới quản lý chất thải rắn (the World Bank’s Urban Development and Local Government Unit of the Sustainable Development Network), thành phố giới sản xuất khoảng 1,3 tỷ chất thải rắn năm khối lượng dự kiến tăng lên 2,2 tỷ vào năm 2025 Đồng thời, tỷ lệ phát sinh chất thải dự kiến tăng gấp đôi vòng 20 năm tới nước có thu nhập thấp Các bảng I II ước tính toàn cầu tương lai thành phần chất thải dựa mức thu nhập quốc gia, Bảng III trình bày thành phần chất thải rắn toàn cầu Hiện nay, hầu hết quốc gia có thu nhập thấp thấp, chất thải bị đốt đổ đầy Đây cách tiếp cận gây nhiều vấn đề môi trường khác ô nhiễm không khí, phát thải khí nhà kính chiếm dụng đất hữu ích Việc gia tăng phí bãi chôn lấp làm trầm trọng thêm vấn đề Nhu cầu thải bỏ chất thải điều tối quan trọng, để đạt tính bền vững môi trường Ngành xây dựng vật liệu xây dựng xây dựng ngành đảm bảo tính bền vững môi trường tiêu thụ nhiều vật liệu, nên việc sử dụng chất thải rắn ngành lựa chọn giải ** What a Waste : A Global Review of Solid Waste Management - the World Bank’s Urban Development and Local Government Unit of the Sustainable Development Network Chương 2: Tổng quan công nghệ tái chế chất thải công nghiệp vô 2.1 Bê tông polyme đúc sẵn cách tái chế nhựa PET : Polymer concrete (PC) Việc sản xuất nhựa polyester chưa bão hòa dựa PET tái chế thực theo hai bước Bước cho PET Phế liệu glycols vào lò phản ứng sưởi ấm vài với có mặt chất xúc tác transesterification Bước thứ hai bao gồm bổ sung axit dibasic vào để tạo nhựa polyester không bão hòa Polyester không bão hòa sau pha loãng styrene để giảm độ nhớt cho phép tiếp tục dung rắn tới chất rắn (polymer) bổ sung chất khởi tạo promoter gốc tự thích hợp Có thể sử dụng đến 50% styrene polyester không bão hòa mà không ảnh hưởng bất lợi đến đặc tính vật lý học nhựa cứng Lợi việc sử dụng PET tái chế sản xuất polyester không bão hòa, so với việc sử dụng nguyên liệu nguyên chất, phải khoảng 50% thời gian chế biến ngắn để sản xuất nhựa polyester với trọng lượng phân tử axit định Các tính chất nhựa polyester chưa bão hòa sử dụng thí nghiệm sau: Phần trăm theo trọng lượng PET tái chế phần kiềm: 40 Tỷ lệ phần trăm monomer styrene nhựa: 40 Độ nhớt 25 ° C: 110 cps Trọng lượng trung bình trọng lượng phân tử: 3340 Số trung bình trọng lượng phân tử: 1000 Số axit: Trọng lượng riêng: I.09 Trọng lượng phân tử nhựa xác định phép sắc ký, loại trừ kích thước độ nhớt nhựa đo cách sử dụng máy đo độ nhớt Brookfield Nhựa có độ nhớt thấp (110 cps) độ ướt tốt cốt liệu Các hợp chất vô thô sử dụng nghiên cứu thực nghiệm: sỏi hạt 10 mm; Cát silic cát sông Colorado với môđun độ mịn 3,25, loại tro bay F Việc sử dụng tro bay, sản phẩm phụ trình đốt than, cải thiện nhiều dễ dàng mà PC trộn lẫn đổ vào khuôn Các hạt tinh thể tinh thể tro bay cung cấp hỗn hợp tươi với tính chất bôi trơn tốt hơn, cải thiện tính dẻo độ dính Độ hòa tan tốt tro bay kết hợp làm PC cứng lại với cường độ nén uốn cong cao đáng kể, mô đun đàn hồi cao hơn, cải thiện bề mặt Các chất bổ sung khoáng chất, ngoại trừ tro bay sấy khô lò 24 130 ° C để giảm độ ẩm xuống 0,5% trọng lượng, đảm bảo mối liên kết tốt mạch polymer cốt liệu vô Các cốt liệu sau làm nguội nhiệt độ phòng bảo quản thùng chứa kín Các loại chất khoáng khác, canxi cacbonat, sử dụng thành công Quy trình pha trộn máy PC theo phương pháp thử nghiệm bê tông polyme 1.0 ’ Hiệp hội Công nghiệp Nhựa, gọi SPI 1.07 Thiết kế pha trộn PC tối ưu hóa tính khả thi, sức mạnh kinh tế Thiết kế kết hợp tối ưu, cân xứng theo trọng lượng, sau: 10% nhựa, 45% sỏi, 32% cát khô, 13% tro bay Quá trình trộn thực cách sử dụng máy trộn bê tông truyền thống khoảng thời gian khoảng ba phút Sau mẫu đúc khuôn, bảo dưỡng nhiệt độ phòng Việc xử lý diễn styrene kết hợp với liên kết đôi phản ứng chuỗi polyester, liên kết chúng lại với tạo thành mạng polymer ba chiều mạnh mẽ 2.2 Tái chế kim loại Vật liệu xây dựng Xỉ từ nhà máy sản xuất thép.Cho phế liệu sắt vôi vào lò nung điện Vật liệu sau chuyển sang chuyển đổi máy đúc để sản xuất phôi thép Phôi thép chế biến tiếp thép không gỉ Bột xỉ giữ từ lò hồ quang điện chuyển đổi trước sản xuất thép đầy đủ Mặt khác, đất sét thu từ nhà máy sản xuất gạch Kích thước phân bố nguyên liệu liệt kê bảng Để có kích thước hạt đồng nhất, xỉ đất sét nghiền đất 0,074 mm sau làm khô cho ứng dụng khác Các thành phần hoá học nguyên liệu trình bày Bảng Canxi, silic, nhôm, magiê sắt thành phần có đất sét xỉ Phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy đất sét sử dụng nghiên cứu chủ yếu thạch anh cao lanh, có tính xây dựng cho trình hấp phụ sau Nó khảo sát hành vi vật liệu thô nhiệt độ cao, phân tích nhiệt lượng Các kết hình cho thấy xỉ có giảm trọng lượng đáng kể phạm vi 600-8000C tăng cân nhiệt độ 900 0C Đánh giá từ thành phần hoá học, Các thành phần canxi xỉ dạng CaCO làm giảm trọng lượng khoảng 600-8000 C Để xác minh thêm giả thuyết, canxi cacbonat tinh khiết đưa lên phân tích Sự trọng lượng nhiệt độ xỉ gần chồng chéo với việc giảm trọng lượng Nhiệt độ canxi cacbonat, khẳng định giả thuyết nêu Tuy nhiên, canxi cacbonat dạng vô định đỉnh điểm hình nhiễu xạ (d = 3.03 A˚) canxi cacbonat không tiết lộ mô hình XRD xỉ Mặt khác, hàm lượng sắt xỉ dạng giảm bị oxy hóa nhiệt độ cao môi trường giàu oxy, lý tăng khối lượng xỉ vượt 900 C 2.2.1 Quy trình sản xuất gạch Để điều tra tính khả thi việc tái sử dụng xỉ sản xuất gạch, hàm lượng xỉ hỗn hợp bột sét biến đổi từ 5% đến 10%, 20% 30% theo trọng lượng Hỗn hợp đồng lần máy xay Hỗn hợp trộn với tỷ lệ nước rắn 3: sau đúc khuôn 50x50x50 mm Mẫu đúc làm khô không khí nhiệt độ phòng 24 giờ, sau sấy khô 80 0C 24 để loại bỏ lượng nước, sau mẫu khô làm nóng Ít ba mẫu chuẩn bị để phân tích tương lai tỷ lệ pha trộn đất sét-xỉ Quá trình gia nhiệt thiết kế theo môi trường trình sản xuất gạch thực Các mẫu gia nhiệt đến 500oC Sau nhiệt độ trì 500 ° C giờ, mẫu nung nhiệt độ định (800, 950, 1000, 1050 1100 C) nhiệt độ trì để nung gạch Sau đó, mẫu làm mát đến 300 ° C lò làm lạnh đến nhiệt độ phòng 2.2.2 Sức chịu lực nén gạch Thử nén thử nghiệm quan trọng đảm bảo chất lượng kỹ thuật cho ứng dụng vật liệu xây dựng Bảng cho thấy kết kiểm tra nén Kết nhiệt độ nung nhỏ 800 ° C, mẫu gạch không đạt độ thiêu kết Khi nhiệt độ nung tăng lên 950 ° C trở lên, sức nén gạch tăng dần Khi hàm lượng xỉ khác từ 0% đến 30%, cường độ nén gạch thay đổi từ 6,3 đến 9,6; 16,1 đến 64,9; 18,9 đến 71,0; 64,2 đến 95,3; 95,0 đến 110,0 kg / cm2 nhiệt độ nung 800 , 950, 1000, 1050 11000 C, tương ứng Tuy nhiên, xỉ sản phẩm từ trình xử lý nhiệt độ cao, xỉ không trơ để trình nung kết thúc nhiệt độ không đủ cao Do đó, hàm lượng xỉ tăng lên, cường độ nén giảm nhiệt độ thiêu kết thấp (ví dụ 950 10000 C) Sức chịu lực gạch trộn đáp ứng tiêu chí cho gạch bậc ba nhiệt độ bắn cao 1050oC 2.2.3 Hấp thụ nước Sự hấp thụ nước so với chất xỉ khác trình bày Bảng Theo tiêu chí liệt kê CNS 382, gạch bậc phải có 15% nước; Gạch thứ hai phải có 1519% nước, gạch thứ ba đòi hỏi 23% nước Khi mẫu thử chứa 10% xỉ nhiệt độ nung cao 1050 ° C, tiêu chuẩn hấp thụ nước hạng ba đáp ứng Khi hàm lượng xỉ từ 0% đến 30%, hấp thụ nước từ 31,3% đến 42,1%, 26,6% đến 38,4%, 22,8% đến 40,4%, 9,8% đến 30,0% 2,6% đến 9,8% so với Nhiệt độ nung 800, 950, 1000, 1050 11000 C Kết hấp thụ nước gạch tăng lên hàm lượng xỉ tăng lên Thêm vào đó, nhiệt độ gia tăng, hấp thụ nước gạch giảm Tuy nhiên, hàm lượng xỉ cao 20% hấp thụ nước gạch đạt đỉnh 1000 C 2.3 Tái chế kính- thủy tinh Vật liệu xây dựng Loại kính thải sử dụng nghiên cứu lấy từ đèn huỳnh quang tái chế Đó loại thủy tinh vôi soda điển hình Thành phần hóa học thủy tinh phân tích máy phân tích vi-tia X liệt kê Bảng với tro xỉ F tia silica để so sánh Mặc dù hàm lượng silic thủy tinh cao tro bay, thành phần phản ứng tương đương (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) tương đối thấp thủy tinh Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu độ mịn, kính phải qua sàng 45 micromet Điều thực cách nghiền thủy tinh máy nghiền phòng thí nghiệm,và cách sàng thủy tinh đến kích thước hạt mong muốn Để đạt kích thước hạt, ba kích thước khác sử dụng: • Kính 150 micromet: thủy tinh có hạt qua sàng # 100 (150 micromet) giữ lại sàng # 200 (75 micromet); • Thủy tinh có độ dày 75 micromet: thủy tinh có hạt qua sàng # 200 (75 micromet) giữ lại sàng # 400 (38 micromet); Và • Thủy tinh có độ dày 38 micromet: thủy tinh có hạt qua sàng 400 # (38 micromet) Theo ASTM C618 (Tiêu chuẩn cho tro bay than đá Nguyên liệu thô vôi tự nhiên để sử dụng bê tông), có kính 38 micromet đáp ứng yêu cầu độ mịn Các kích cỡ hạt kính tro bay silica fume liệt kê Bảng Kích thước hạt hình dạng hạt kính phân tích kính hiển vi điện tử quét Các xạ nhỏ điển hình thể hình Đối với loại thủy tinh, kích thước hạt quy định chiếm ưu thế, có lượng lớn phiến có thủy tinh 150 75 micromet Độ tinh thể thủy tinh kiểm tra kỹ thuật nhiễu xạ tia X Tia X thủy tinh trình bày Hình Rõ ràng Soda vôi thủy tinh vật liệu vô định hình điển hình Các phép thử vôi vôi thực theo ASTM C593 (Tiêu chuẩn cho tro bay Pozzolan (Pozzolan vật liệu mà kết hợp với canxi hiđroxit tạo thành hợp chất có tính chất xi măng) khác để sử dụng với vôi để ổn định đất) Năm lô mẫu với chất phụ gia khoáng khác chuẩn bị Tương ứng, chúng chứa tro bay Class F, khói silic, thủy tinh 150 micromet, thủy tinh 75 micromet thủy tinh 38 micromet Cả hai tro bay lớp khói silic sử dụng làm kiểm soát để so sánh Các thành phần hoá học tất chất phụ gia liệt kê Bảng tỷ lệ hỗn hợp đưa Bảng Vôi hydrat, phụ gia khoáng loại cát tiêu chuẩn bổ sung lên đến 100% nước điều chỉnh để đạt dòng chảy từ 65 đến 75% quán thông qua kiểm tra bảng lưu lượng Hỗn hợp đúc khuôn nệm 50mm, gói khăn lau ướt, đóng gói bao ni lông, bảo dưỡng 54 0C lò nung Xét nghiệm độ bền nén tất lô thực sau ngày 54 0C Ít ba mẫu thử nghiệm tính trung bình cho lô Các khối với kính 75 micromet thủy tinh 38 micromet kiểm tra sau 21 ngày xử lý 23 0C nước để theo dõi mức độ tăng cường độ dài hạn Theo khuyến cáo ASTM C593, vật liệu đạt yêu cầu phải có cường độ nén tối thiểu 4.1 MPa trộn với vôi sau ngày để bảo dưỡng 54 0C, sau 21 ngày gia công thêm 230C nước Chương 3: Các nghiên cứu sử dụng chất thải vô việc sản xuất gốm cho xây dựng 3.1 Tái chế chất thải công nghiệp sản xuất gốm sứ: nghiên cứu trường hợp thủy tinh Số lượng chất thải vô (có nguồn gốc từ hoạt động xây dựng phá dỡ khai thác mỏ châu Âu ước tính 1.500 triệu Sự gia tăng liên tục lượng chất thải đòi hỏi không biện pháp làm giảm phát sinh mà tái chế phục hồi Về vấn đề này, hướng dẫn châu Âu liên quan đến chất thải, Chỉ thị 2006/12 / CE Chỉ thị 2008/98 / CE, định hướng chuyển đổi Liên minh châu Âu thành "xã hội tái chế" nhằm tránh tạo chất thải sử dụng chất thải Tài nguyên Theo truyền thống, rác thải vô nguy hại xử lý bãi chôn lấp thường đổ trực tiếp vào hệ sinh thái mà không xử lý đầy đủ cần phải điều tra thực biện pháp tái chế thu hồi Mặt khác, việc sản xuất gạch ngói gạch men giới đòi hỏi số lượng lớn nguyên liệu thô tự nhiên, nay, chủ yếu dựa kết hợp đất sét - silica- khoáng tràng thạch truyền thống Nguyên liệu tự nhiên sử dụng chế tạo sản phẩm gốm đất sét cho thấy loạt biến thể thành phần sản phẩm với kết không đồng Do đó, sản phẩm chịu thay đổi thành phần thay đổi nguyên liệu, cho phép loại chất thải khác kết hợp vào cấu trúc bên gạch ngói gạch phần cấu trúc chúng Về chế tạo gạch men, số nghiên cứu thực thập kỷ qua liên quan đến việc thay nguyên liệu thông thường nguồn tài nguyên thiên nhiên khác zeolit, đá núi lửa syenit nepheline Ngoài ra, thay thạch anh chất thải giàu Silica tro trấu khói silica nghiên cứu chế phẩm với kết tốt liên quan đến việc giảm nhiệt độ thiêu kết (~ 50 ° C) Các công trình khác khảo sát việc sử dụng chất thay khác thủy tinh cốc soda-vôi, ống tia cathode tivi hình máy tính (CRT glass) đá cắt granit thay phần khoáng tràng thạch.Đáng ý việc bổ sung thêm chất thông lượng dẫn đến gia tăng pha vô định hình sản phẩm cuối có ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất học Nghiên cứu việc sử dụng kính CRT làm chất thông lượng cho thấy 5% trọng lượng lượng thủy tinh tối ưu mà thay cho khoáng trang thạch Một thay hoàn toàn khoáng tràng thạch thủy tinh (35-40% trọng lượng) không khả thi độ nhớt kính (vôi soda kính CRT) tương đối thấp nhiệt độ nung Theo nghiên cứu chế phẩm chứa thủy tinh CRT bắt đầu trình nung kết nhiệt độ 850 ° C, nhiệt độ thấp nhiệt độ truyền thống, 1150 ° C, độ rỗng mở thực tế loại bỏ Tuy nhiên, hình thành độ rỗng khép kín bắt đầu 1100 ° C độ rỗng mở có giá trị cao 14% Sau độ rỗng đóng tăng với nhiệt độ đạt 18% 1200 ° C; Kết độ rỗng tổng cao Tuy nhiên, hình thành lỗ rỗng khổng lồ, tỷ lệ co ngót giảm đáng kể, co ngót cuối thấp (3,5%) 1200oC biến dạng Lượng thủy tinh kiềm cao thay khoáng tràng thạch đồ sứ gây đông đặc khác dẫn đến sản phẩm không bị đông cứng hoàn toàn Các nghiên cứu gần nghiên cứu dòng thay có đặc điểm có xu hướng kết tinh cao, theo cách độ kết tinh gốm cuối tăng lên Hiệu thu cách sử dụng nung thủy tinh phế thải có khuynh hướng kết tinh cao (như xỉ đáy tro) Trong trường hợp này, trình tái kết tinh trình nung kết làm mát, lượng pha vô định dư giảm, dẫn đến cải thiện tính chất học Các khả khác sử dụng nguyên liệu phi truyền thống công thức thể gốm cung cấp gạch lát với tính chất cách điện Với nhấn mạnh ngày tăng bảo vệ môi trường bảo tồn lượng, sản phẩm gốm có thị trường đáng kể vật liệu xây dựng Các gạch có cấu trúc xốp, với mật độ khoảng 0,6-1,0 g / cm 3, bề mặt làm kính nên đảm bảo hiệu lượng cách nhiệt vật liệu xốp độ bề mặt gạch lát Đối với ứng dụng này, sử dụng số hợp chất có đặc tính tạo lỗ rỗng sau: dư lượng vô có chứa canxi cacbonat, vỏ trứng bùn thải thủy tinh, chất thải có tính chất hữu cơ, chất thải nông nghiệp Với mục đích tạo vật liệu gốm sử dụng nhiều nguyên liệu thay thế, thu chế phẩm phù hợp thay cho đất sét, chất thông lượng / hợp chất trơ (> 60% trọng lượng) cách sử dụng phế liệu từ chất thải thủy tinh 3.2 Các nghiên cứu điển hình tái chế thủy tinh: 3.2.1 Sử dụng lượng thủy tinh cao (> 60% trọng lượng) sản xuất gạch Nghiên cứu mô tả tính khả thi để có công thức gốm có tỷ lệ chất thải thủy tinh cao (> 60% trọng lượng), kích thước hạt cụ thể hoàn toàn kết hợp với thành phần khác chất kết dính hữu Một số lợi sáng chế liệt kê đây: - Nhờ vào lượng thủy tinh tái chế sử dụng cao tỷ lệ nước thấp (thấp so với lượng thông thường gạch ceramic thông thường) không cần thiết phải sử dụng thiết bị trộn lượng cao máy trộn turbo, mà cần máy trộn đơn giản đủ Hỗn hợp tạo dẻo, dễ dàng để làm việc không cách cán tay Tính khả thi cho phép sản xuất hai có độ dày mm sản phẩm trang trí nội thất nghệ thuật Bước củng cố đạt nhiệt độ (