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知识篇:国内外铸造废砂的资源化利用研究及实践

01、用于基础建设

由于铸造用砂本质是掺有少量杂质且物理性质发生了变化的天然砂,因此取代天然砂用于基础建设,是最常见的资源化利用思路,也是国内外主要研究方向。例如混制水泥,控制性低强度回填材料(或称“流填料”),替代沥青中的部分添加物,生产预制建筑砌块,等等,无论粘土砂或树脂砂废砂均有报道。其中,研究较多的是铸造废砂用于部分替代细骨料混制水泥。大量研究表明,将一定比例的天然砂替换为铸造废砂是可行的做法,不同混制水泥实验中可行的天然砂替代比例见表 1。

表1 不同混制水泥实验中可行的天然砂替代比例

在欧洲和美国的一些地区,铸造废砂用于路政建设已受到认可并已有相关制度,因此铸造废砂用于基础建设的实际应用国外有较多研究报道,例如用作挡土墙回填料,用于铺设路基或公路护堤。国内实际应用研究相对较少,有研究尝试使用铸造废砂替代沥青混合料的细料铺筑了试验路段并连续三年对试验路段进行钻芯取样,结果表明废铸砂沥青路面较普通沥青路面的压实度更高、空隙率更低,使用寿命较更长。

02、用于制造砖等材料

同样是用铸造废砂代替天然砂的资源化利用思路,可将铸造废砂用于制砖。国外有使用电弧炉炉渣和铸造废砂混合物替代30%原料烧制粘土砖(红砖)的实验取得了成功,成品性能与常规红砖差别不大,且没有显著环境问题。国内也已有使用铸造废砂制砖的报道,例如制作蒸压砖、免蒸砖等。利用铸造废砂、熔炼水渣加水泥等材料,经适当处理并施加高压制步道砖也已取得了成功。

03、用于制造陶瓷或玻璃类材料

此外,另一种铸造废砂资源化的思路是利用其主要成分成分是二氧化硅的特性,用于生产同样含有二氧化硅成分的其他产品,例如陶瓷材料、烧结型玻璃制品、CBC(化学键合陶瓷,Chemically bonded ceramics)结构类型的新材料,等等。

04、用于制造其他新材料

还有一些对铸造废砂的创新应用处在研究阶段,例如将铸造废砂作为人工土壤的添加成分之一用于农业生产,用作复相光触媒骨料降解染料废水,或制成陶珠引发光芬顿反应降解难降解有机物,用于化工原料堇青石(Mg2Al4Si5O18)的合成,等等。

小   结

资源化利用

  • 铸造废砂混制混凝土(掺混水泥、沥青等),替代天然砂比例在10%~30%是可行的,这是目前铸造废砂最主要的资源化利用途径,也是近年来最重要的研究方向。

  • 用于制砖也是一种可行的方法。

  • 与其他固废混合或联合,用于混制混凝土(掺混水泥、沥青等)也是可行的。

  • 铸造废砂用于混制混凝土(掺混水泥、沥青等)及制砖目前都已有部分实际生产应用案例,但生产陶瓷或玻璃类材料及其他创新应用则都还在实验室研究阶段。