湿排粉煤灰固化处理技术
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重庆市科技计划项目 立 项 申 请 书
专项名称： 项目名称： 湿排粉煤灰固化处理技术 计划类别： 攻 关 申请单位： 重庆市建筑科学研究院 项目负责人： 敬相海 联系电话： 63630390 组织部门： 起止年限： 2002 年 6 月— 2003 年 12 月 填报时间： 2002 年 3 月 26 日
重庆市科委编制 二00二年一月 填写说明 1、凡申报重庆市科委科技攻关、成果推广、火炬、星火、产业化、科技合作、院士专项和科研院所转制计划的项目，都须填写此立项申请书。 2、立项申请书由项目的主承担单位填写，经项目组织部门或区、县（自治县、市）科委审查同意后一式三份报送重庆市科委。 3、立项申请书所列内容都要据实填写，表达应明确、完整、严谨、扼要（外文名词要同时用中文表达）。 4、立项申请书一律要求用A4纸张打印，否则不予受理。 重庆市科技计划项目基本信息简表 专项名称 项目名称 湿排粉煤灰固化处理技术 承担单位 重庆市建筑科学研究院 组织部门 单位地址 重庆市渝中区（县、市）人和街31# 邮编 400015 单位性质 2 1.高等院校 2.科研院所 3.企业 4.其它 工商注册登记类型 1 1.国有 2.集体 3.股份合作 4.联营企业 5.有限责任公司 6.股份有限公司7.私营企业 8.港澳台商投资企业 9.外资企业 10.其它企业 单位法定代表 姓名 敬相海 联系电话 63630390 手机 单位传真 63852871 项目负责人
姓名 敬相海 联系 电话 63630390 手机 E-mail CQSJKY@public.cta.cq.cn
项目主要协作单位
计划类别 2 1.应用基础 2.攻关 3.火炬 4.推广 5.星火 6.产业化 7.科技合作
8.软科学 9.院士专项 10.创新能力建设 11.科研院所转制
项目主要服务行业 8 1.农、林、牧、渔业 2.制造业 3.交通运输、仓储及邮电通信业 4.金融、保险业 5.社会服务业 6.卫生、体育和社会福利业 7.教育、文化艺术及广电业 8.科学研究和综合技术服务业 9.国家机关、政党机关和社会团体 10.其它行业 项目所属技术领域 4 1.电子信息 2.生物医药 3.农业 4.环境保护 5.新材料 6.光机电 7.交通、能源 8.社会事业 9.其它 起止时间 2002.6-2003.12 总投资 26 万元 申请资助 22 万元
主要研究内容 (限100字)
湿排粉煤灰利用难度大，本项目旨在开发一种新固化技术，通过将化学物质及矿物材与湿排灰按比例混合，使其反应固化，且固化硬化后具有较高强度，采用该固化技术，可将湿排灰广泛应用于建筑、市政及交通工程中。
预期成果形式或达到的目标 (限100字)
该技术中，固化剂与湿排粉煤灰的比例3:7时，其固化硬化后第28天的抗压强度可达32.5MPa，强度与32.5标号普通硅酸盐水泥相当，且其成本低于普通水泥。固化技术中的反应硬化时间处于45分钟—6.5小时之间，易于加工成所需形状。
注：此简表的选择项均为单选项。 一、目的意义、国内外水平、发展趋势和市场需求： 重庆是中国最年轻的直辖市，也是西南地区主要的重工业城市，随着经济的发展，城市化进程不断加快，工业固体废物的产生量不断增加。 粉煤灰是燃煤电厂的废弃物，按排放方式不同分为干排灰和湿排灰，干排灰目前在建设工程中利用得很好，如重庆的干排灰，近两年几乎全被利用。湿排粉煤灰排放量大且与水、炉底灰等一起混排，杂质较多，匀质性差，综合利用难度大，因而其累计排放量大，仅重庆地区，存积总量已愈千万m3。长年堆放的湿排粉煤灰不仅占用了大量的土地资源，而且严重污染了土壤、地下水和大气，威胁着人们的健康，破坏了周围的环境。湿排灰的利用形势不容乐观，部分利用主要还是用作道路路基及回填工程，这种利用途径不仅用量有限，而且没有充分利用粉煤灰的潜在活性。从可持续性发展及资源的再生利用角度，只有充分发挥湿排粉煤灰的火山灰效应，才能多渠道利用这一固体废弃物，提高其用量以及利用效率。 国内外在挖掘粉煤灰潜在价值上作了一些研究，这其中，东欧的一些国家经验较丰富，重庆市建筑科学研究院与这些国家有着密切的技术合作与交往，重庆市建筑科学研究院对于粉煤灰利用的研究目前处于国内领先水平，其在粉煤灰的资源化利用方面进行了大量研究工作，该院开发的粉煤灰特细砂混凝土应用技术，对重庆商品混凝土的生产起到了重要的指导作用，该院还进行了大掺量粉煤灰水泥研究。从现有对湿排灰利用的研究结果来看，普遍存在利用效率低，成本高等特点，这就阻碍了湿排灰资源化利用的进程，因此，要提高湿排粉煤灰的利用率与利用水平，关键在于寻求经济、高效的反应物质促使湿排灰参与反应，发挥其潜在价值。 本项目旨在开发出一种新固化技术，通过选择合适的化学物质及矿物材与湿排灰按比例混合，使其产生象水泥一样的胶凝性能，并且湿排灰固化硬化后可具有较高强度，采用该固化技术，可将湿排灰广泛应用于建筑、市政及交通工程中（如生产砌块，管道，行道砖，路基路面等）。 该项目完成后，不仅可解决湿排灰对环境的污染及对土地的占用问题，而且将该技术用于工程建设中，可降低工程造价，因此该技术具有广阔的市场前景，将创造出较大的社会效益、经济效益与环境效益，为我国的环境保护及资源的再生利用事业做出贡献。 二、研究目标、主要研究内容和技术关键、特色： 研究目标： 1. 开发新的湿排粉煤灰固化技术； 2. 该技术中，固化剂与湿排粉煤灰的比例3:7时，其固化硬化后第28天的抗压强度可达32.5Mpa； 3. 采用该固化技术处理后的粉煤灰，在凝结时间及硬化后强度等性能与32.5标号普通硅酸盐水泥相当时，其成本低于普通水泥； 4. 固化技术中的反应硬化时间处于45分钟—6.5小时之间，易于加工成所需形状； 5. 湿排粉煤灰固化处理后的放射性指标合格； 6. 固化处理后的湿排粉煤灰在硬化后其长期体积稳定性较好。
主要研究内容： 1. 常年堆存的湿排灰的成分分析； 2. 通过正交试验等方式选择合适的碱性化学物质、矿物材及其它辅料复合成湿排灰固化剂； 3. 湿排灰与固化剂的配合比例研究； 4. 湿排灰固化处理后的凝结时间的研究； 5. 湿排灰固化硬化后的物理力学性能研究； 6. 湿排灰固化硬化后的长期耐久性能研究； 7. 湿排灰固化硬化后的放射性能研究； 8. 湿排灰固化剂的双组分（固-液）及单组分（固体）技术路线研究； 9. 合理的湿料脱水及产品粉磨工业化设计
技术关键、特色： 1． 固化剂的原料配比（包含硅酸盐矿物材、碱性化学物质及其它辅剂），其中固化剂与湿排灰比例3:7时，固化后的强度性能可达到普通32.5标号水泥的强度性能； 2． 掺量较低的碱性化学反应物及固态的掺入方式； 3． 该固化技术成本低，采用该固化技术的湿排灰可替代32.5标号普通硅酸盐水泥用于建设工程中。 三、拟采取的研究方法、技术路线和工艺流程（含可行性分析）： 研究方法 本项目先在实验室结合物质成分及反应机理进行试验研究，在性能指标试验成功的情况下再进行小型的湿排粉煤灰固化处理应用。
技术路线 本项目技术路线中不经高温煅烧，而是通过在常温常压下化学反应而得。拟采取双组分和单组分两种技术路线进行： （一） 双组分技术路线 （1）湿料的脱水处理 （2）粉煤灰、矿物材和辅料按比例混合 （3）混合料粉磨 （4）碱性化学物质溶液的配制 （二）单组分技术路线 （1）湿料的脱水处理 （2）粉煤灰、矿物材、辅料、固态碱性化学物质按比例混合 （3）混合料粉磨
该技术中的工艺流程简洁，只需烘干和粉磨工艺，在物料烘干至含水量3%以下时，进入磨机磨至细度4500cm2/g。固体组分的生产主要控制原材料含水率，各原材料之间的比例，以及混合料所需要达到的细度，混合料的细度主要通过粉磨时间控制。液体组分的生产主要控制化学组分之间的配方及溶液浓度，在试验室条件下，由于生产量小，所用仪器设备比较准确，产品生产过程较易控制，在工业化设计中则需要更多的摸索，寻找并掌握合适的技术参数。
可行性 在申报此项目前，已进行过一些试验，试验结果已接近预定目标，表明上述研究思路可行性强，通过进一步的研究调整，完全可能达到预定的目标。 该项目关键技术在于对粉煤灰活性潜力的挖掘，真正实现了粉煤灰的资源化处理应用，处理过程无二次污染，是一项绿色环保工程。本技术固化处理后的湿排灰具有较高的物理力学性能指标，应用于建设工程中技术切实可行。同时，该技术在经济上也具有强大的竞争能力，例如采用本技术处理后的湿排粉煤灰固化后，在物理力学性能与32.5R标号普通水泥相当时，成本仅约150元/吨，而32.5R标号普通水泥的市场价格在280元/吨左右。凭借经济和环保价值两方面的强大竞争优势，该项目完成后将具有非常大的应用市场。 四、进度安排及达到的技术和经济指标： 进度安排 2002/6——2002/7 原料准备； 2002/8——2003/3 碱性化学物质的选择，原材料配比的调整试验； 2003/4——2003/10 按不同技术路线进行湿排灰固化技术研究，并对湿排灰固化产物进行相应性能测试，包括细度、凝结硬化时间，强度，安定性等。 2003/11——2003/12 微观分析、电镜、放射性试验及研究报告的撰写、鉴定。
技术指标 固化剂与湿排粉煤灰的比例3:7时，其固化硬化后第28天的抗压强度可达32.5MPa，抗折强度超过5.5MPa，强度与32.5标号普通硅酸盐水泥相当。固化技术中的反应硬化时间处于45分钟—6.5小时之间，易于加工成所需形状。且固化硬化产物体积稳定不出现变形破坏。
经济指标 采用该固化技术的湿排粉煤灰，在固化硬化产物的强度等物理性能与32.5标号普通硅酸盐水泥相当时，成本约150元/吨，而32.5标号普通水泥的市场价在280元/吨左右。
五、前期研究基础（可附相关证明或说明）及现有条件（含设备手段等）和优势： 重庆市建筑科学研究院对于粉煤灰利用的研究目前处于国内领先水平，其在粉煤灰的资源化利用方面进行了大量研究工作，该院开发的粉煤灰特细砂混凝土应用技术，对重庆商品混凝土的生产起到了重要的指导作用，该院还进行了大掺量粉煤灰水泥等研究，另外，该院在粉煤灰研究领域有着广泛的国际交往与合作，具备深入研究的能力。同时重庆市建筑科学研究院具有较好的试验设施及配套的科研技术人员。
