（1.School of Materials Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China； 2.The Key Laboratory of Special Functional Materials for Ministry of Education，South China University of Technology， Guangzhou 510640，Guangdong，China）
石灰
15.4 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4
2010．8
杨媛，等：利用生活垃圾焚烧发电厂炉渣制备免烧砖的研究
在国外，经常会采用热灼减率（LOI）来反映炉渣中的有 机质含量，LOI 是指炉渣中未燃尽成分的质量含量，有机质属 于未燃尽的成分，故 LOI 能够从一个侧面反映炉渣中有机质 含量[2]。测得本试验炉渣的 LOI 为 1.73％，表明其有机质含量 较低。 1.4 坚固性
测得该厂炉渣的吸水率约为 15%，密度约为 2 g/cm3，含 水率约为 20%，在应用时必须根据应用途径作进一步分析， 确定是否需要通过曝晒、风干来降低炉渣的含水率。 1.3 有机质含量
炉渣中有机质会影响集料的工程性质，主要会影响无机 结合料硅酸三钙的稳定性，因此有机质含量不宜过高[1]。
·40· 新型建筑材料
生 活 垃 圾 焚 烧 炉 渣 的 主 要 化 学 成 分 为 SiO2、CaO 和 Al2O3，其中 SiO2 和 Al2O3 能与水泥水化产生的 Ca（OH）2 发生
二次水化反应，反应过程如下[7-8]： SiO2+xCa（OH）2+（n-x）H2O=xCaO·SiO·2 nH2O Al2O3+xCa（OH）2+（n-x）H2O=xCaO·Al2O·3 nH2O 石灰的主要作用是其有效氧化钙与硅质材料发生反应，
Key words：slag of municipal solid waste incinerator；properties；non-burnt brick；activator；preparation
1 广州市生活垃圾焚烧炉渣特性分析
1.1 焚烧炉渣的组成 生活垃圾焚烧炉渣取自广州市李坑生活垃圾焚烧发电
使用液压制砖机，标准砖模具按设定配比方案每组压制 6 块。本实验制备焚烧炉渣免烧砖既不烧结，也不蒸压，因此 前期强度的形成主要依靠成型压力，后期的强度主要依靠水 泥的胶结及焚烧炉渣活性的激发。 2.3 养护制度
砖坯成型后具有一定强度（浇水时砖淋不坏）时就可以开 始洒水养护，一组成品隔 5 h 洒水 1 次，3 d 后每隔 8 h 洒水 1 次，10 d 后每隔 10 h 洒水 1 次，15 d 后自然干燥至 28 d，外观 完整，无裂纹，无明显变形，该组成功；另一组成品早晚各洒水
Na2SiO3、Na2SO4 和 NaOH，激发剂掺量分别控制为炉渣、石灰、 水泥和石膏总量的 2.6%、3.3%和 4%。焚烧炉渣免烧砖较佳激发 剂选择的 A 系列实验研究方案及测试结果分别见表 2、表 3。
表 2 焚烧炉渣免烧砖 A 系列实验研究方案 %
编号
A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8 A-9
Abstract：On the basis of analyzing the composition and properties of the grate furnace slag from the municipal solid waste incineration power plant of Li Keng in Guangzhou，preliminary study on the preparation of incinerator slag non-burnt bricks was conducted. The effect of different activators（Na2SiO3，Na2SO4，NaOH） on the properties of the incinerator slag non-burnt bricks were investigated and the environmental safety of the incinerator slag non-burnt brick were explored. The experimental results show that when the amount of incinerator slag is up to 70% and Na2SiO3 is 5.5% ，the tensile strength and compressive strength after 28 days can reach 3.24 MPa and 20.56 MPa respectively，and the amount of heavy metal leaching meets V type of the“Environmental Quality Standard for Surface Water”（GB 3838—2002）. This provides a technical approach for the high efficient comprehensive utilization of slag of municipal waste incinerator.
整个水化过程就是焚烧炉渣在硫酸盐激发剂和碱激发剂 的作用下，和水泥、石灰的水化产物进行一系列复杂的二次反 应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，氢氧化钙及水化铝酸钙等 析出针状晶体伸入硅酸钙凝胶体内使砖硬化而具有强度。 2.1 原材料及设备
生活垃圾焚烧发电厂排放的焚烧炉渣需破碎筛选，以调 整焚烧炉渣颗粒粗细分布。筛选 3~8 mm 的炉渣备用，3 mm 以下加生石灰粉及水辊碾搅拌及陈化。
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利用生活垃圾焚烧发电厂炉渣 制备免烧砖的研究
杨媛 1，吴清仁 1，2，曹旗 1，吴启坚 1
（1.华南理工大学 材料科学与工程学院，广东 广州 510640； 2.华南理工大学 特种功能材料教育部重点实验室，广东 广州 510640）
摘要：在对广州李坑生活垃圾焚烧发电厂炉渣的成分和特性分析的基础上，进行了利用该炉渣制备焚烧炉渣免烧砖的初步研
N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S ·41·
杨媛，等：利用生活垃圾焚烧发电厂炉渣制备免烧砖的研究
1 次，15 d 后自然干燥 28 d，该组养护品外观部分有缺角、裂 纹及明显凹凸变形，该组失败。
3 结果与讨论
3.1 焚烧炉渣免烧砖激发剂的选择 在焚烧炉渣免烧砖基础配方中分别加入不同的激发剂
城市生活垃圾焚烧炉渣中含有的有害物质可能在其进入 环境或利用过程中对环境带来危害，故需进行化学分析。广 州、北京、上海、深圳和昆明 5 城市生活垃圾焚烧炉渣的化学 成分比较见表 1。由表 1 可见，城市生活垃圾焚烧炉渣主要由 碱金属及碱土金属的氧化物构成[4]。
表 1 5 城市生活垃圾焚烧炉渣的化学成分比较 %ห้องสมุดไป่ตู้Cl 及
水泥既是焚烧炉渣砖的胶结料，同时也是焚烧炉渣的活 性激发剂。水泥的质量要符合 GB 175—1999《硅酸盐水泥、普 通硅酸盐水泥》的规定。
选用新鲜生石灰，确保其高活性，有效氧化钙含量不低于 70%，过火灰小于 5%，欠火灰小于 7%，细磨过 0.08 mm 筛。
石膏：选用 CaO 含量大于 32%，SO3 含量大于 45%，含水 量小于 20%，杂质含量小于 3%。
项目 SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O Na2O SO3 其它 北京 56.72 13.81 6.15 2.94 19.72 2.63 1.93 1.32 1.82 上海 22.91 19.72 5.63 4.82 30.41 2.61 3.34 2.12 2.71 广州 53.55 13.56 3.07 1.06 14.34 1.69 0.67 2.48 2.85 深圳 48.07 10.47 5.95 1.14 17.77 1.97 1.30 1.78 1.56 昆明 46.22 11.56 15.33 0.94 18.74 1.87 1.03 1.21 2.87
厂。原状的炉渣呈黑褐色，风干后为灰色。炉渣通常为不规则、 带棱角的蜂窝颗粒状，表面大多为玻璃质，主要是不可燃的无
基金项目：广州市重大科技专项计划项目（2008A1-D0011） 收稿日期：2010-03-23 作者简介：杨媛，女，1985 年生，湖北随洲人，硕士。
机物和部分未完全燃烧的可燃有机物，主要来源于垃圾中的 玻璃、装修杂物（如锈铁钉等）、陶瓷片、砖块、熔渣等, 还含有 一定的金属物质和未完全燃烧的纸、塑料、纤维、木头等有机 物，此外含有少量的有害物质，如重金属等。 1.2 焚烧炉渣的吸水率、密度和含水率
1.7 焚烧炉渣的火山灰活性测试 通过测试得知，炉渣火山灰活性不合格。资料显示，炉渣
属于含有活性氧化硅及氧化铝的隐型活性废渣，需要进行激 发[5]。
2 焚烧炉渣免烧砖的制备方法
通过以上分析表明，焚烧炉渣主要物理组分的质地坚硬， 具有一定强度。有机质含量低，坚固性好，符合 GB/T 18968— 2003《墙体材料术语》中硅酸盐砖原材料的要求，尽管含有一 些重金属，但是根据我国的规定，炉渣仅属于一般废弃物[6]，可 以进行资源化利用，作为生产免烧砖的主要原料。由于不具备 火山灰活性，除选择水泥外，还选择石灰、石膏和激发剂作为 原料。
关键词：城市生活垃圾焚烧炉渣；性能；免烧砖；激发剂；制备
中图分类号：TU522.1+9
文献标识码：A
文章编号：1001-702X（2010）08-0040-04
Study on preparation of non-burnt brick by the slag of waste incineration power plant YANG Yuan1，WU Qingren1，2，CAO Qi1，WU Qijian1