废砂浆回收

废砂浆回收（共9篇）

废砂浆回收 篇1

线切割聚乙二醇的回收现在应用日益广泛, 由于聚乙二醇在切割过程中会被氧化并带入大量的金属杂质离子, 在回收过程想用简单的过滤方法很难将这些杂质完全去除。离子交换树脂能在液箱中与带相同电荷的离子进行交换反应, 此交换反应是可逆的, 即可用适当的电解质冲洗, 使树脂恢复原有状态, 可供再次利用。利用离子交换去除回收液中的杂质离子, 可以提高回收液的品质。离子交换树脂现在被广泛应用于聚乙二醇回收行业。

虽然离子交换树脂的使用已经非常广泛, 但其在聚乙二醇回收液中的应用鲜有报道。开封万盛新材结合近几年应用的实际情况, 对离子交换树脂的污染原因进行了分析, 并比较了不同的复苏的方法, 成功解决了树脂受污染后产量下降, 树脂破碎等问题。

1 树脂污染的原因和主要污染源分析

1.1 阴树脂污染原因及污染后特征

进水的各种大分子有机物是阴树脂污染的主要来源[1];因为阴树脂的结构和性能使其对大分子有机物存在不可逆反应。低分子量有机物被树脂吸附后, 在再生时可以置换出来, 因而不易污染树脂。此外, 来自阳树脂的降解产物也会使阴树脂受到有机物污染。国外经验认为, 氢型阳树脂含水量大于60%时, 就会有相当数量的有机物释放到水中污染阴离子。被污染的强碱阴树脂可出现以下特征。

(1) 外观颜色由开始的浅黄色, 逐渐污染为淡棕色-深棕色-棕褐色-黑褐色, 且树脂破碎严重。

(2) 再生后的强碱阴树脂, 其冲洗水量会明显增大。

(3) 工作交换容量下降, 树脂含水量下降, 树脂上的交换基团发生变化, 其中强碱基团减少, 弱碱基团增多。

1.2 树脂受有机物污染的判断

浸泡后食盐水的颜色树脂被污染程度如表1所示。

1.3 阳树脂受铁污染的一般现象

阳树脂受铁污染时, 树脂颜色明显变深, 变暗。严重时变成暗褐色或黑色, 再生困难, 工作交换容量降低, 制水量下降, 且出水水质变差。铁污染程度的划分如表2所示。

2 复苏剂的选择和复苏对离子树脂交换容量的影响

2.1 受污染情况的判断

本文中主要选用了强碱性型阴离子交换树脂和强酸性阳离子交换树脂, 从现场树脂罐中取出这两种树脂用上述标准判断, 新的阴树脂为浅黄色, 现在为深红色甚至黑色, 新的阳树脂为淡黄色, 现在为深黄色。用食盐水浸泡后, 溶液为棕色。可以看出树脂有机物污染较为严重。用G B/T15337-1994测量铁离子含量, 发现其中铁离子含量小于2.96×10-5, 不是主要污染源。

2.2 复苏液的选择

根据文献报道, 最终采取选择几种复苏液来做比较。碱性NaCl复苏法即4%NaO H+10%NaCl混合液, 在这种盐碱溶液中加热复苏, 树脂在盐和碱的交替作用下, 树脂骨架上的有机物处于最佳的移动状态, 不断地被洗脱下来。一般而言, 盐碱法持续时间较短。但是比较经济实用, 且用的较为广泛。

有机溶剂复苏法的理论依据是相似相容定理, 即利用有机物易溶于有机溶剂的原理, 用有机溶剂解析-萃取树脂上吸着的有机物。常用的溶剂有:乙醇, 丙酮-β-2.酮-甲醇-乙醇-异丙醇-环氧乙烷-二甲基甲酰胺。为提高解吸效果, 可配合酸碱等其它解析剂使用。

表面活性剂复苏法, 常用的表面活性剂有:磺酸, 苯磺酸, 羧丙基磺酸等等。

氧化剂复苏法是利用有机物的可氧化性来除去树脂中的有机物的, 即用氧化剂破坏有机物的结构, 使其变成小分子, 从而从树脂骨架上脱落下来。常用的氧化剂有臭氧, 次氯酸钠, 次氯酸, 次氯酸钙, 高氯酸, 硝酸, 双氧水, 过氧化钠, 高锰酸钾, 乙酸, 氯气等等。最终选用了其中五种来做比较: (1) 盐酸加双氧水, 最后再加碱复苏溶液。 (2) 先用盐酸泡, 再加碱复苏溶液。 (3) 乙醇加双氧水。 (4) 乙醇。 (5) 碱溶液。按照GB/T5760-2000测定其全交换容[2]的结果比较如表3所示。

在同一温度下, 不同的复苏液, 浸泡后呈现深浅不一的颜色, 表明它们对有机物的洗脱能力不相同;对铁离子的洗脱能力也不相同。新树脂报道的理论交换容量为3.8 mol/g, 污染的树脂全交换容量2.24 mol/g。

氧化型复苏液会影响树脂的机械强度, 树脂比较容易破碎, 建议使用浓度要控制好。在本次试验中, 双氧水浓度为60 ml复苏液加三到五滴。

2.3 复苏前后动态交换容量的对比[3]

复苏前后动态交换容量的对比如表4所示。选用第一种复苏液复苏后的树脂进行动态交换容量实验。从这个实验中可以看出, 复苏后的产量提高了50%。

3 结论

(1) 经过处理后效果很好, 树脂的颜色得到改善, 交换能力也得到恢复, 处理后树脂的全交换容量提高。

(2) 工艺改进后避免了因废弃树脂而造成的污染, 有利于环境的保护。

(3) 由于树脂交换能力得以恢复, 使树脂再生周期延长, 耗盐量相对减少, 原料用料下降40%。

(4) 延长树脂使用寿命, 树脂被污染后特别是被铁污染后, 会加速树脂分解。延长再生周期, 减少再生次数, 也可以延长树脂的使用寿命。

参考文献

[1]田文华, 郭安祥, 马海燕.离子交换树脂污染原因分析及复苏效果[J].西北电力技术, 2000, (5) :4～7.

[2]GB/T 5760-2000.

[3]王凤英, 罗书凯, 侯凤, 等.重污染阴离子交换树脂复苏实验研究[J].青岛大学学报:自然科学版, 2003 (2) .

废砂浆回收 篇2

评审建议

一、有关背景

1、硅片切割废砂浆来源及成份

集成电路用基板、太阳能电池用基板的产品切割，一般用钢丝带动由碳化硅磨料构成砂浆对高纯度单晶或多晶硅棒进行切割。太阳能光伏电池行业的发展带动了整个晶硅生产、晶硅切片及晶硅切割废砂浆回收利用行业的发展。

太阳能硅片切割液废砂浆是硅片切割的必然产物，其组成为：聚乙二醇35%；碳化硅微粉33%；单晶硅微粉9%；水5%和组成切割液其它物质15%；有机胶粒；二氧化硅；金属及金属离子；破碎碳化硅微粉（色素和有机胶粒以及金属及金属离子和破碎碳化硅微粉3%）。

2、硅片切割废液回用价值

废砂浆中主要可回用的是聚乙二醇、碳化硅和单晶硅。每吨废砂浆中含有8%～9%（重量）高纯硅，也就是含有80kg～90kg单晶硅。（单晶硅主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。）

每吨废砂浆中含有35%聚乙二醇，也就含有350kg聚乙二醇。（聚乙二醇可用作环氧树脂和聚乙烯醇的增韧剂。）

每吨废砂浆中含有33%碳化硅微粉，即330kg碳化硅。（碳化硅主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。也可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，或者可用做制造四氯化硅的原料，是硅树脂工业的主要原料。）

将切割砂浆中高纯硅粉、碳化硅和聚乙二醇提取出来，进一步用于制备单晶硅或多晶硅原料，还可以解决高纯度硅资源短缺问题，对于资源有效回收利用是一个重要贡献。

回收原料再利用的具体经济价值应以当前市场价格进行测算。

3、主要回收分离技术

当前一般采用物理方法进行分离，即依据各成份的性质先进行固体和液体分离，再进行液体提纯分离。

进行固体和液体分离的主要方法有：离心分离法、旋流分离、浮选法、虹吸法、过滤法、分级法、筛分法、电极法、超声法。

液体提纯分离的主要方法有：压滤、膜过滤和蒸馏。

3.1 用于碳化硅微粉分离的方法

1）离心分离法。离心分离借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。由于离心机等设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出：又由于比重不同的物质所受到的离心力不同，从而沉降速度不同，能使比重不同的物质达到分离。目前生产厂家采用的设备有卧螺离心机，平板离心机，三足式离心机，主要用于聚乙二醇和碳化硅固液分离，以及碳化硅微粉中微小颗粒的分离，大约能将5μm以下的微粒分离。这3种分离设备有各自的特点，可互相配合使用。也可单一使用；

2）旋流分离法。浆液通过水压力从旋流器内壁外侧切向进入，在离心力的作用下，粗粒（重）度的固体颗粒旋转向下，定量或不定量地从下部排渣口流出，而细粒（轻）度的固体颗粒（或清液）从溢流管内向上流出。目前厂家采用的多为小直径旋流分离器；

3）浮选法。固体颗粒自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或增强疏水性。疏水就是亲油和亲气体，可在液，气或水—油的界面发生聚集。本方法仅适用于特殊情况，以及单晶硅微粉的提纯上，由于实际运用教少，加之浮选剂的难找，此处不加评述； 4）虹吸法。虹吸原理就是连通器的原理，加在密闭容器里液体上的压强，处处都相等。而虹吸管里灌满水，没有气，来水端水位高，出水口用手掌或其他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后，打开出水口，虽然两边的大气压相等，但是来水端的水位高，压强大，推动来水不断流出出水口。本方法主要在河南地区广泛使用，也称自然沉降法主要适用1200号碳化硅微粉。对于1500目以上的碳化硅微粉，出现沉降速度慢，生产周期长，硅料比较严重的问题；

5）过滤法。液体穿过滤纸上的小孔，而固态物质留在滤纸上，从而使固体和液体分离。主要设备为压滤机；

6）分级法。目前生产厂家使用的方法有水力分级和风力分级。水力分级为最原始可靠的方法，原理简单，便与控制与分级，但投资大，控制设备仪器尤其是分级锥斗角度，进液口速度精度要求高。水力分级为最原始可靠的方法，原理简单，便与控制与分级，但投资大，控制设备仪器精度要求高。虽然回用碳化硅微粉质量不如水力分级的好，但风力分级的碳化硅微粉也能满足回用要求，并且投资小，故目前风力分级为大多数厂商采用；

7）筛分法。主要使用超声波微粉震动筛，可将500目以上的大颗粒杂质及碳化硅微粉团聚物筛除。

3.2 用于聚乙二醇分离的方法

1）电极法。通常所谓离子选择电极，是指带有敏感膜的、能对离子或分子态物质有选择性响应的电极，使用此类电极的分析法属于电化学分析中的电位分析法；

2）吸附法。目前回收厂家采用方法为活性碳或硅藻土吸附。以及离子交换吸附； 3）膜过滤法。膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的分离和浓缩的目的。在废砂浆回收利用中，主要用于去除聚乙二醇中的微量杂质及悬浮物；

4）蒸馏法。利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸汽部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。是一种属于传质分离的单元操作。目前在废砂浆回收中主要采用了单效及多效薄膜蒸发。

二、行业发展状况及趋势 2007年以来，全国先后出现了许多废砂浆回收企业，使得废砂浆回收技术不断改进和完善。几年来在硅片切割废砂浆的回收利用方面物理分离提纯方法得到了长足的进步，但全国回收企业技术参差不齐，仍存在许多问题，尤其是其中硅微粉的提纯仍处于研发阶段；污水处理回收企业仍等待着更加完善和好的物理分离提纯方法出现等。

前文主要介绍了废砂浆回收利用方面当前比较广泛应用的物理方法，其他的还有化学处理法、电选处理法、电泳（电位）分离法等。

截至2012年底，国内晶硅切割废砂浆回收利用的相关专利申请92项，申请量居于前三的是江苏佳宇资源利用股份有限公司、连云港佳宇电子材料科技有限公司、江西赛维LDK太阳能高科技有限公司。

行业发展上，由于金刚线切割技术的发展，对传统的砂浆切割工艺的应用产生替代，但一定时期内砂浆切割技术仍会继续广泛使用。

三、对申报项目的意见和建议

1、申报材料的完整性及合理性

（1）申报书在第一部分的《项目基本情况》授权专利栏注明了：发明专利0件；实用新型专利7件；在第四部分《第三方评价》之6“取得知识产权”项下注明是：发明专利二项，实用新型九项。以上两处存在不一致问题。

（2）在申报书第五部分《经济效益情况表》中的2011年9月-2014年9月的项目起止期内，项目累计新增利润3833.62万元，其中2013与2012、2014年1-10月两个时间段相比，在销售收入基本相当的情况下新增利润相差较多，下附的计算依据中未见有合理说明。

（3）在《工业性试验报告》的“结论”部分提到回收率80％以上；在《效益分析报告》的“社会效益分析”中提到回收率在85％，二者存在不一致问题，这将直接影响到经济效益指标和项目评价。

2、申报项目的先进性、可行性和效益性

新大新材会同开封万盛新材进行的《太阳能晶硅片切割废砂浆回收工艺研究》项目，在技术研究和工艺路线的确定方面，与国内同行业其他企业和研究机构相比具有一定的先进性，实验监测数据和知识产权、专利申请查新和批复情况也予以了佐证。

从项目工艺技术、产品市场价格、行业技术经济发展等方面来看，其可行性较强，经济效益相对明显。

同时也应看到，该项目主要采取的技术工艺偏向物理方法，在综合利用当代工业先进技术上还有改进余地，如可以进一步综合利用化学方法和电学方法等，在控制上可以考虑开发以更加先进和通用的DCS控制技术替代PLC控制技术，以进一步提高有关参数的精确性。

3、建议：

废砂浆回收 篇3

一、回收聚乙二醇的现状

聚乙二醇是乙二醇的高聚物, 随着平均分子量的不同, 性质也有差异, 从无色无臭粘稠液体至蜡状固体, 溶于水、乙醇和许多其他有机溶剂。

目前对于回收切割液的利用方法, 是将其与原始切割液以1:1的比例混合使用, 市场上回收切割液在8000-9000元/吨, 与原始切割液约有6000元/吨的差别, 由此可见使用回收提纯的切割液使企业的切割成本大大降低, 在企业的发展中得到良性循环[3]。

二、聚乙二醇连续浓缩工艺

1、工艺流程简述

经预处理后的切割液由进料泵打入降膜加热室内顶部的料液分布器中, 将切割液均匀的分布到每根加热管中, 并使其呈膜状沿管内壁自重下流, 液膜受到从管壁传入的热量而汽化, 产生的蒸汽与液膜并行向下, 再进入分离室进行汽液分离。液相到达回收指标后排出, 汽相经冷凝器冷凝后, 由泵外排。

由于切割液只经过一次管内加热蒸发, 浓缩浓度往往达不到回收指标要求, 需要进行多次循环加热。增设循环液罐, 进行短暂的缓冲和交替进出料切换, 既可有效控制出料指标浓度, 也保证了整个系统连续运行, 工艺流程图见图1。

2、主蒸发浓缩设备选型

一般晶体硅切割所选用的切割液 (聚乙二醇) 多为PEG-300400, 此级别的聚乙二醇具有适宜的粘度指标, 既对碳化硅微粉具有良好的分散稳定性, 带砂能力强, 又有良好的流动性, 且具有与水任意比例的混溶性, 所以在整个蒸发浓缩过程中, 都不会出现固体析出、液液分层等相型;根据以上切割液 (聚乙二醇) 的物性, 且又要满足连续运行的需求, 选用适宜处理低粘度、无固相析出、蒸发效率高、持液量低的降膜蒸发器。

降膜蒸发器中设置的料液分布器, 使料液在管内壁呈膜状流动, 不充满管子的整个截面, 所以蒸发时不承受液柱静压, 消除了由静压引起的有效传热温差损失, 在低温差下有较高的传热速率 (即使是温差只有3-4℃, 也不影响操作) , 宜于用在多效蒸发系统之中。既可以一次通过直流操作, 也可以作循环操作[4]。

由于太阳能行业的特殊性, 硅片加工对切割液 (聚乙二醇) 的纯度要求很高, 一般切割液回收需提纯至99.6%以上, 此浓度下的切割液沸点升高达到60℃左右, 若在常压环境下蒸发浓缩, 沸点远远超过100℃, 聚乙二醇会发生氧化变质、变色反应。所以根据聚乙二醇的热敏性, 蒸发浓缩需在高负压下进行。

对于聚乙二醇浓度小于77%的切割液处理液, 可根据处理规模及设备投资选用多效连续蒸发浓缩, 充分利用二次蒸汽余热, 可进一步节约资源;而对于聚乙二醇浓度大于77%的切割液处理液, 由于此浓度后沸点升高速度骤然加快, 若采用多效蒸发浓缩型式, 效间温差推动力不足甚至没有, 导致无法完成蒸发浓缩, 所以此浓度后的浓缩多采用单效连续蒸发浓缩工艺。

此外, 切割液 (聚乙二醇) 蒸发浓缩工艺对于高真空环境要求较高, 稳定的高真空度是蒸发效率与工艺流畅的关键所在, 这就需要选择的真空泵具有良好的性能与优良的质量。

3、连续浓缩工艺与其它浓缩工艺的综合比较

由于聚乙二醇密度大于水, 沸点也高于水, 蒸发浓缩工艺较易实现, 行业初期常用高真空釜式蒸发浓缩工艺, 其有设备简单、投资少等优点, 但随着此行业规模的不断扩大, 需要回收处理大量切割液, 简单的釜式蒸发浓缩出现了蒸发效率低、热利用率差、生产周期长、生产能力小、人工强度大的弊端。连续浓缩工艺除了在处理能力及减少人工上有显而易见的优点外, 在蒸汽消耗与生产周期上的优势也很明显:1) 汽耗方面, 由于连续浓缩工艺采用液膜加热的方法, 热传递损失小、效率高, 仅用单效连续浓缩工艺与釜式蒸发浓缩工艺相比, 汽耗就可减少20%, 若用用于处理低浓度切割液的多效连续浓缩工艺与釜式蒸发浓缩工艺相比的话, 汽耗甚至可减少50%;2) 生产周期方面, 设备热能的高效性及增加附属动能设备, 生产周期可缩减1/2。

虽然连续浓缩工艺大大优于釜式蒸发浓缩工艺, 但此工艺更适用于大产量的生产应用, 且前期设备投资较大, 对操作人员的素质也有一定要求, 这些都需综合考虑, 从而实现项目的经济最优化。

摘要：结合工程实际, 介绍硅切割废砂浆回收中聚乙二醇的连续浓缩工艺及与其它浓缩工艺的综合比较。

关键词：硅切割废砂浆,蒸发浓缩,聚乙二醇,降膜蒸发器

参考文献

[1]仝宇, 徐冬梅, 齐维, 丛明辉.硅切割废砂浆回收现状[J].无机盐工业, 2011

[2]邢鹏飞, 郭菁, 刘燕, 庄艳歆, 涂赣峰.单晶硅和多晶硅切割废料浆的回收[J].材料与冶金学报, 2010

[3]张照元, 田力.多晶硅切割液废液的回收与利用[J].中国环保产业, 2011

固废回收协议 篇4

甲方：

乙方：

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等有关规定，经与乙方（供方）友好协商，现将生产活动中产生的废弃物委托乙方回收。

甲方将生产过程中产生的废弃物全部交由乙方处理，双方本着自愿、公平、平等互利的原则，经过双方协商一致达成如下协议：

1、甲方承诺生产过程中产生的废弃物全部交予乙方处理，不找第三方；

2、乙方确保在合作期间按国家法规规定处理回收的废弃物。本协议由双方环境负责人签字有效。

3、费用结算：价格随行情变动

4、合同有效期为一年，自

****年**月**日至

****年**月**日止。合同期满前一个月，双方根据实际商定续期事宜。

5、双方应严格履行本合同条款，任何一方不得擅自提前终止，如需解除合同须双方共同协商。

委托单位：

乙方： 代表人：

代表人 ：

****年**月**日

废陶瓷再生混合砂砂浆的干缩性能 篇5

我国是陶瓷大国,年产量连续十三年居世界第一,陶瓷废料年产量达1000万t[1]。 随着近年来我国城镇化建设的快速推进,大量基础设施、房屋建筑等的兴建以及旧建筑的拆除等过程中也会产生大量废陶瓷。 由于目前废陶瓷回收利用率低,大量简单堆放、回填等粗放式处理方法,挤占农田,造成了 “垃圾围城”的严峻局面。 又由于废陶瓷具有不可降解性,千年难化,污染空气和水源,对环境造成了严重污染。 对废陶瓷的循环利用可产生良好的社会、 经济和环保效益。 建筑材料具有量大面广的特点, 废陶瓷在建筑材料中的应用具有潜在的研究价值。 第一,由于具有潜在火山灰活性,废陶瓷粉可在砂浆或混凝土中用作矿物掺合料,文献表明:用适量陶瓷抛光粉或废陶瓷细粉部分取代水泥用于配制混凝土或砂浆,可提高密实度、改善和易性[2], 并有利于提高抗硫酸盐侵蚀性能,但会使抗碳化性能降低[3]。 另外 ,可将废弃陶瓷破碎成再生细骨料 ,部分或完全取代天然骨料制备砂浆或混凝土,Jimenez[4]通过实验证明除对密度和工作性有影响以外,废陶瓷再生砂取代率在40%以内不影响新拌和硬化砂浆的其它物理力学性能。 Higashiyama[5]研究认为:废陶瓷再生砂砂浆的抗氯离子渗透性能优于天然骨料砂浆。 第三,废陶瓷还可作为再生粗骨料部分或完全取代碎石或卵石制备再生混凝土,文献[6]对废陶瓷再生骨料混凝土进行了基本力学性能和微观结构等方面的研究,表明废陶瓷再生骨料能用于制备砂浆、混凝土。

水泥基材料的干缩是指随着外部环境的干燥造成其内部水分逐渐失去而引起的体积变化,它是水泥基材料产生微裂缝的主要原因之一[7]。 由于材料内部微裂缝的存在,外部腐蚀性介质将逐步渗入材料内部, 导致材料的的力学性能和耐久性的降低。 因此,长期以来对水泥基材料干缩性能及抑制方法的研究得到了广泛、深入的开展,并取得了一定的研究成果。 但传统观念认为水泥基材料的干缩主要来自于水泥石的干缩,目前的相关研究也主要集中于水泥石的干缩性能与抑制方法,关于骨料对水泥基材料干缩影响的研究少见,对废陶瓷再生骨料这种“绿色”骨料对砂浆、混凝土干缩性能影响的研究也未见报道。

文献[8]指出同等条件下砂浆与混凝土的干缩呈良好的线性关系。 本文通过实验研究了废陶瓷再生骨料对砂浆干缩性能的影响,为废陶瓷再生骨料在再生砂浆和再生混凝土中的应用提供参考。

1原材料与试验方法

1.1原材料

水泥:P·O 42.5级,其性能指标见表1。

细骨料:特细砂为黄河下游河砂。 废陶瓷再生粗砂为废弃瓷砖经机械破碎而得。 特细砂和废陶瓷再生粗砂按质量比1:1掺配后混合均匀得到废陶瓷再生混合砂。 天然中砂为平顶山河砂。 三种细骨料技术指标列于表2和表3。

粉煤灰:开封某电厂Ⅱ级灰,其性能指标符合 Ⅱ级粉煤灰的技术要求。

水:本地自来水。

1.2试验方法

砂浆试件尺寸为25mm×25mm×280mm。 成型后标准养护24h拆模,随即放入20℃水槽中养护24h, 取出试件,用湿毛巾擦干试件表面,测试试件基准长度(L0)后移入干缩室,并开始计算干缩龄期,分别测试试 件7d、14d、21d、28d、45d、50d、60d、70d、80d和90d的长度值。 不同龄期试件干缩率按下式计算 (精确到0.001%)。

式中:St为试件t天干缩率,%;L0为初始测量读数,mm;Lt为试件t天的测量读数,mm;250为试件有效长度,mm。

2不同骨料对砂浆干缩性能影响对比试验

为研究废陶瓷再生混合砂(特细砂与废陶瓷再生粗砂以质量比等比例掺配)对砂浆干缩性能的影响,选取以下四种细骨料:特细砂、废陶瓷再生粗砂、废陶瓷再生混合砂和天然中砂制备砂浆,进行对比实验。 研究配合比(水灰比取0.73、胶砂比取1: 3)相同时 ,掺入废陶瓷再生骨料对砂浆干缩性能的影响。

2.1试验结果

不同龄期,各组砂浆的干缩率对比见图1。 结果表明:配合比相同时,砂浆试件各龄期干缩率,当细骨料为特细砂时最大,当细骨料为废陶瓷再生粗砂时最小,当用废陶瓷再生混合砂制备砂浆时,试件各龄期干缩率介于特细砂砂浆试件和废陶瓷再生粗砂砂浆试件干缩率之间,低于天然中砂砂浆试件相应值。

2.2分析与讨论

当外部环境湿度逐渐降低, 引起砂浆的干缩, 其主要原因为水泥石的变形,而砂浆中的骨料不仅不产生自身的干缩变形,还可以抑制水泥石的收缩变形。 试验结果表明,骨料中掺入废陶瓷再生粗砂可使砂浆干缩率降低,其原因可能在于:1吸水率高。 表2表明,废陶瓷再生粗砂的吸水率远远高于天然骨料。 由此带来两方面的有利影响:第一,砂浆拌合水量相同时,废陶瓷再生骨料吸水率高,会将更多的拌合水吸入骨料内部,从而使水泥浆的有效水灰比降低。 有效水灰比的降低,首先有利于硬化水泥石强度的提高,可增强水泥石抵抗干缩变形的能力;其次,相同情况下水灰比降低,水泥的水化程度降低,形成的水化产物较少,从而干缩率下降;第二,砂浆拌合后,废陶瓷再生骨料吸水,类似无数个 “蓄水池 ” 均匀分布在砂浆试件中 , 随着龄期的增长,外界环境湿度降低,在砂浆内部不断形成湿度差时,“蓄水池”中的水分不断释放,减缓了干缩的发展速率,降低了各龄期干缩率,起到了“内养护” 作用。 Viktor Mechtcherine[9]等认为,高吸水性聚合物在水泥不同水化阶段的吸水和放水起到了 “内养护”作用,对降低干缩起到重要作用。 文献[10]也证明了由高吸水率引起的“内养护”作用是降低干缩的简单而有效的方法。 2粒形与表面形貌。 相对天然骨料,废陶瓷再生骨料(机械破碎)颗粒多棱角, 表面粗糙,颗粒间内摩擦力大,可对水泥石的干缩起到更好的抑制作用。 3级配良好。 表3显示,废陶瓷再生混合砂有较好的级配,空隙率低,可形成紧密堆积,熊付刚等[11]通过实验证明,钢渣掺量40%左右时,骨料级配最合理,密实度最好,骨料用量相对最大,限制了水泥石的收缩,砂浆干缩相对最小。 4表观密度略小。 配合比中骨料质量相同时,表观密度较小的废陶瓷再生骨料的掺入使砂浆中骨料体积含量增大,张承志[12]等认为,从宏观意义上而言, 骨料体积含量越大的砂浆,干缩变形越小。 骨料的体积含量适当增大,对降低砂浆的干缩是有利的。

3废陶瓷再生混合砂砂浆干缩性能正交试验

选用正交试验,研究不同因素和水平对废陶瓷再生混合砂砂浆干缩性能的影响。 选取3因素4水平,因素水平安排见表4。 选用L16(45)正交表,试验安排及配合比见表5。

3.1试验结果

不同龄期干缩率见表6。 运用正交试验层次分析法,将得到的因素极差和各水平对不同砂浆试件干缩的影响权重列于表7。 各因素各水平对各组砂浆各龄期的干缩率影响权重值对比图见图2~图5。

由图2至图5可见,各因素对各组砂浆试件干缩率影响顺序均为,3d、7d时: 水胶比<粉煤灰取代

%

图2各因素各水平对3d干缩率的影响权重率<废陶瓷再 生粗砂取 代率 ;14d、 28d时:粉煤灰取代率<水胶比<废陶瓷再生粗砂取代率。 废陶瓷再生粗砂取代率越大, 其对砂浆干缩的影响越大,即砂浆干缩率越低,对砂浆干缩的抑制作用越大。 当粉煤灰掺量取10%时, 对砂浆干缩的影响最大, 掺入适量粉煤灰有利降低砂浆的干缩。

3.2分析与讨论

试验结果表明, 影响废陶瓷再生混合砂砂浆干缩的主要因素是废陶瓷再生粗砂取代率, 废陶瓷再生粗砂取代率逐渐增大时, 各龄期砂浆干缩率均逐渐减小。 相对天然骨料, 废陶瓷再生骨料的粒形 (多棱角)和表面形态(粗糙)可以更好地抑制水泥石的干缩; 另外, 如前所述,废陶瓷再生骨料具有高吸水率, 其吸收拌合水后在砂浆中可以起到 “蓄水池 ”的作用 ,随着水泥的水化 , 从骨料内部不断释放水分, 延缓了水泥石内部相对湿度的降低, 降低了砂浆干缩;第三,其相对天然骨料有较低的表观密度,骨料用量相同时提高了砂浆中骨料的体积含量,对干缩也起到有利的抑制作用。

砂浆的干缩主要源于水泥石失去不同形式和程度的水,水在水泥石有三种存在形式[13]:1吸附水 (凝胶水和自由水),2结晶水,3化合水。 吸附水在常温下容易随湿度和温度的变化而失去,而结晶水和化合水需要在较高温度下才可失去,化合水在分子中结合的更牢,需要更高的温度才能失去。 故失去吸附水是水泥石产生干缩变形的主要原因。 而一般自由水的失去对水泥石干缩变形影响不大。

试验结果表明,3d、7d时,粉煤灰取代率对砂浆干缩的影响较大。 可能是粉煤灰的掺入影响了不同龄期不同形式的水在水泥石中的含量, 影响了干缩。 龄期较早时,主要是水泥的水化,粉煤灰未发挥火山灰活性,粉煤灰掺量越大,水化产物和毛细孔的数量越少,故吸附水较少,可失去的水较少,干缩越小。 蔡安兰等[14]认为,水泥石的干缩速率受环境湿度变化、水泥石的组成和结构的影响。 水化产物、水化硅酸钙凝胶的数量越多,表面积越大,水化产物中[Si O4] 的聚合度越低 , 30nm以下的孔越多 , 吸附水含量越大,干缩越大。 文梓芸等[15]通过试验发现, 由于粉煤灰粒径小、需水量低和水化活性低,可使胶结料的絮凝明显缓解, 粉煤灰取代率取25%时, 大于50nm的孔数量明显减小,20~50nm的孔体积明显增加,孔的总体积增加。 故粉煤灰取代率增大, 干缩变形降低。 晚龄期时,粉煤灰发生二次水化反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质,既有利于增强砂浆强度又可堵塞砂浆中的毛细孔,并消耗一定的水分,水胶比的变化对砂浆干缩的的影响变大。

4结论

(1) 相同条件下 , 废陶瓷再生混合砂砂浆的干缩性能优于天然中砂砂浆。 废陶瓷再生骨料的高吸水率、粒形和表面形态优势以及低表观密度等特性对降低砂浆干缩率有利。

(2)废陶瓷再生粗砂取代率是影响砂浆干缩的主要因素,废陶瓷再生粗砂取代率的提高,有利于降低砂浆各龄期干缩率。

废砂浆回收 篇6

太阳能产业的发展不仅给人类带来了巨大的便利,也为可持续发展提供了动力,然而在科技发展的背后,也造成了不可忽视的环境污染。晶硅太阳能电池切割过程中会产生由高纯Si、SiC、聚乙二醇、金属等组成的废砂浆,一般都会被低价处理,如果将这些切割废料回收利用则可以提高资源利用率、减少环境污染[1,2,3,4,5,6]。

目前,晶硅切割废砂浆的传统回收工艺是采用蒸馏或过滤回收聚乙二醇,然后从废砂浆中分别回收Si与SiC,再将得到的Si与SiC进行分别利用[7,8,9];分离方法主要有物理沉降法[10]、重液分离法[11]、电场分离法[12,13,14]和高温处理法等, 或者采用化学方法[15],通过加入酸和碱的方法分别除去金属元素以及Si,最终得到SiC进行利用。然而由于Si和SiC的分离难度很大,传统方法的回收效率很低,其中化学方法还除去了价值更高的Si,这样不仅不能将废料中有价值的部分充分利用,而且因为耗费了大量酸碱等资源而得不偿失。

SiC是重要的特种陶瓷原料,在工业生产中应用广泛,把晶硅切割废砂浆“变废为宝”,从中提纯制备SiC粉体意义重大。本工作介绍了一种方法来简化晶硅切割废砂浆传统回收工艺中对Si与SiC分别提取的复杂过程,且使得晶硅切割废砂浆能够直接制备SiC。该方法仅需对晶硅切割废砂浆进行初步提纯,得到Si与SiC的混合粉体;再通过添加碳源进行高温碳化,使Si与C反应生成SiC。

1实验

1.1实验原料

实验中所用晶硅切割废砂浆由海南英利新能源有限公司提供。此外,实验中所需主要试剂有无水乙醇、稀盐酸、 NaOH溶液、石墨及活性炭等。

1.2实验步骤

1.2.1废砂浆的提纯及成分确定

称取一定量的晶硅切割废砂浆,按固液比1∶10加入无水乙醇,在常温下搅拌30min,使废砂浆中聚乙二醇与无水乙醇充分溶解,过滤烘干后得到含有SiC、Si和金属的固体废料。随后加入稀盐酸在70 ℃条件下水浴搅拌1h,使稀盐酸与金属充分反应,过滤烘干后得到SiC和Si的混合粉末。

通过测定加入乙醇、稀盐酸、NaOH溶液过滤后原料的质量变化来计算各组分的含量。实验中涉及的主要反应方程式如下:

1.2.2提纯粉末的真空碳化反应

在SiC和Si的混合粉末中加入适量配比的石墨或活性炭作为碳源并混合均匀。将粉末在真空条件下900~1500 ℃温度范围热处理,使其碳化;升温速率10 ℃/min,保温时间1.5h,随炉冷却后得到高纯碳化硅粉体。

1.3产物粉末的测试与表征

取少量产物粉末,利用X射线衍射仪(D8.Advance型) 进行材料物相分析,扫描角度2θ=20~80°;采用扫描电子显微镜(S-4800型)观察所制备碳化硅粉末的表面形貌与微观结构并进行EDS能谱分析,扫描电压15kV,放大倍数分别为1000、2000、5000;使用激光粒度分析仪(Mastersizer2000型)测定粉末的粒径分布。

2结果与讨论

2.1提纯后粉末的物相及组织分析

通过实验步骤1.2.1对粉末各组分含量测定的结果为: Si约14.70%、SiC约40.77%、聚乙二醇35.63%、金属约8.93%。将晶硅切割废砂浆提纯除去聚乙二醇以及金属杂质后,粉末的XRD物相分析如图1所示。

从图1可知,产物中仅剩Si和SiC两种物质,其中SiC的衍射峰强度比Si要大许多,说明SiC在混合物中所占比例较大,而Si的质量分数较低,测试结果与实验中测定各组分的含量相符。造成SiC含量较高而Si含量较低的主要原因是该企业的晶硅切割废砂浆在线处理系统在生产流程中已经回收了大部分Si粉。

图2是Si和SiC混合粉末的SEM图。由图2可以看出,其中较大的颗粒为SiC磨粒,粒径约为10μm,这种颗粒数量较多,且经过切割磨损后棱角已经变得较为圆润,有的还可以看出破碎的痕迹;而疏松状的小颗粒一部分是切割过程中损耗的Si粉,另一部分 是磨损后 夹杂在Si粉之中的SiC,结合图3可知其粒径约为3μm。这种颗粒数量较少,一般附着在较大的SiC颗粒上或者均匀分散在粉末之中。图3为Si和SiC混合粉末的粒径分布曲线,可以看出10μm左右的颗粒含量占大多数,而3μm左右的小颗粒所占的比例较小,结果与SEM显微结构分析相符。

2.2热处理温度对碳化产物的影响

以活性炭作为碳源,在真空条件下900~1500 ℃温度范围碳化处理提纯粉末后所得产物的XRD结果如图4所示。 从图4可以看出,在900 ℃、1000 ℃时,存在Si的衍射峰,说明900 ℃时活性炭与Si并未完全发生反应,但1000 ℃时Si的衍射峰强度有减弱的趋势,说明Si与活性炭不断发生反应生成SiC导致Si含量在此过程中逐渐减少,由此可知二者的反应温度在900~1000℃之间。而1100℃时Si的衍射峰完全消失,只剩下SiC的衍射峰,说明该温度点活性炭与Si基本反应完全。随着温度继续升高,直至1500 ℃,SiC衍射峰的强度越来越高,说明粉末的结晶度越来越好。

真空条件下,1200~1500 ℃温度范围碳化产物的微观形貌如图5所示,不同碳化温度SiC粉末的粒径分布曲线如图6所示。由图5、图6可以看出,由于1100 ℃时Si与C已经完全反应,随着温度升高,粉末中存在许多细小的SiC颗粒,而温度达1500 ℃时小颗粒已经很少,这可能是由于小颗粒长大或者相互结合所造成的。粒径分布曲线中,10μm左右的颗粒所占体积分数最大,说明粉末尺寸以该粒径为主。随着温度升高,10μm左右的颗粒在1100~1300℃过程中有一定的减少,在1300~1500 ℃过程中有一定的增加且粒径略微增大,但总体上保持稳定;在1100~1300 ℃ 升温过程中3μm左右的颗粒体积分数略微减少,60μm左右的颗粒体积分数有所增加,这可能是由于此过程中10μm左右的颗粒长大或者相互结合形成了更大的颗粒;在1300~1500 ℃过程中3μm左右的颗粒体积分数显著下降,60μm左右的颗粒体积分数增加且粒径增大,这可能是此过程中3μm与10μm左右的颗粒相互结合以及颗粒长大共同作用的结果。综上可知,随着温度升高,粉末颗粒有长大的趋势。

2.3不同碳源对碳化产物的影响

图7是分别加入活性炭和石墨作为碳源在相同条件下碳化产物的物相成分。通过对比可以发现,石墨作为碳源的样品中,生成了SiC但其X射线衍射峰强度较弱,且存在少量C峰及其它杂峰;而活性炭作为碳源的样品中SiC衍射峰强度比石墨作为碳源的样品中高很多,说明活性炭与Si反应更完全。

图8是分别以活性炭(a)和石墨(b)作为碳源在相同条件下碳化产物的SEM图。通过观察其表面形貌可以看出, 图8(a)中大的SiC颗粒清晰可见,小颗粒也比较少,这是因为活性炭与Si的反应较完全,生成的SiC小颗粒有些已经相互结合,还有一些附着于大的SiC颗粒表面;而图8(b)中细小的颗粒非常多而密集,这可能是石墨与Si反应不够完全, 石墨以及生成的其它杂质聚集在一起所造成的。

3结论

(1)通过加入乙醇、稀盐酸、NaOH溶液,测定出晶硅切割废砂浆的组分含量为:Si约14.70%、SiC约40.77%、聚乙二醇35.63%、金属约8.93%,并据此确定了Si/C配比。

(2)提纯混合粉末中加入活性炭,在真空条件下1100 ℃ 以上碳化处理可以获得高纯SiC粉体。随着温度继续升高, SiC粉末的结晶性越好,SiC粉末颗粒有长大的趋势,因而小颗粒SiC逐渐减少,较大颗粒SiC有所增加。

(3)与石墨相比,活性炭作为碳源时,在相同热处理条件下,原料粉末反应更充分,能获得纯度更高的SiC粉末。

摘要：以光伏产业晶硅切割废砂浆为主要原料,通过真空碳化法制备了SiC粉末。在通过物理和化学方法测定废砂浆组分含量的基础上,确定了初始原料Si/C配比。随后,利用XRD和SEM分别研究了真空热处理温度、无机碳源种类等对所制备粉末的物相和组织的影响,产物粉末的粒径分布范围通过激光粒度仪测试。研究表明,在900~1100℃温度范围,随着反应温度的升高,硅粉与活性炭的碳化反应越来越完全,并在1100℃完全生成了SiC粉末。继续升温,X射线衍射峰的强度逐渐升高,SiC产物粉末的粒度越来越大。此外,不同碳源在相同条件的碳化反应结果表明,活性炭作为碳源比石墨效果更佳。

废砂浆回收 篇7

作为中国陶瓷文化发祥地之一的潮州,以其庞大的陶瓷产业规模和迅猛的发展态势,而被称为“中国瓷都”。据统计,潮州市每年陶瓷产量200多万吨,而每年产生的废陶瓷约20万吨,但实际回收不到10%,目前已经累计堆存300多万吨。废陶瓷堆放不仅占用了的土地,也对堆场周边的环境造成了恶劣的影响,解决废陶瓷的综合利用问题迫在眉睫。

水泥基自流平砂浆是以硅酸盐水泥或铝酸盐水泥等为胶凝材料,加入细颗粒状集料或粉状填料,同时加入保水剂、分散剂等外加剂进行改性制备而成的一种特殊功能砂浆。其不仅可用于新地面施工,为瓷砖、地毯等铺垫和架设地板提供平整、光滑和坚固的基底,也可以用于修补已经磨损、起砂和损坏的地面,在地面找平材料中的应用非常广泛,市场前景广阔。

因此,本文在对废陶瓷经破碎、筛分等处理工艺的基础上,利用其研制水泥基自流平砂浆,不仅可以满足建筑市场对该类砂浆的需求,而且研究方向也符合我国现行的大力发展循环经济、促进企业节能减排的产业发展政策,为从根本上解决因废陶瓷堆放带来的一系列问题,提出了一条行之有效的综合利用途径。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

⑴水泥:某水泥公司生产的PO 42.5R普通硅酸盐水泥,物理性能符合标准GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的要求。

⑵细骨料:天然细砂,性能符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006要求,细度模数为1.28。

⑶废陶瓷再生砂:利用潮州市某陶瓷洁具生产企业排放的废弃陶瓷产品,采用颚式破碎机进行一级破碎,盘式破碎机进行二级破碎,经筛分后获得的废陶瓷再生砂,其颗粒级配如表1所示。

⑷乳胶粉:德国瓦克公司可再分散聚合物乳胶粉。

⑸减水剂:聚羧酸高效减水剂,掺量为水泥1.5%。

⑹消泡剂:售有机消泡剂,掺量为水泥用量0.7%。

2.2 试验方案及方法

⑴试验方案:主要考察废陶瓷再生砂替代天然细砂比例、水灰比、乳胶粉掺量等对自流平砂浆性能的影响,设计了如表2所示的正交试验,其中控制胶砂比为0.7。

⑵试验方法:试验按照标准《地面用水泥基自流平砂浆》的JC/T 985-2005规定进行。

3 结果与分析

3.1 试验结果

按照表2设计的正交试验对废陶瓷再生砂自流平砂浆的流动度、28d抗压强度进行测试,其结果如表3所示。

3.2 直观分析

⑴对正交试验流动度测试结果进行直观分析,结果如表4所示。

由正交试验直观分析表可知,A因素中K軈1最大,B因素中K軈4最大,C因素中K軈2最大,因此对于自流平砂浆流动度性能理论最优配比为A1B4C2,即废陶瓷再生砂替代比例为40%,水灰比为0.55,可再分散乳胶粉掺量为1.0%。同时,由极差R分析结果可知,影响因素对自流平砂浆流动度的影响作用主次顺序为A>B>C,废陶瓷再生砂替代比例对自流平砂浆流动性影响最大,其次是水灰比,可再分散乳胶粉的影响作用最小。

⑵对正交试验28d抗压强度测试结果进行直观分析,结果如表5所示。

由正交试验直观分析表可知,A因素中K軈2最大,B因素中K軈1最大,C因素中K軈2最大,因此对于自流平砂浆28d抗压强度理论最优配比为A2B1C2,即废陶瓷再生砂替代比例为55%,水灰比为0.4,可再分散乳胶粉掺量为1.0%。同时,由极差R分析结果可知,影响因素对自流平砂浆的影响作用主次顺序为A>B>C,废陶瓷再生砂替代比例对自流平砂浆28d抗压强度影响最大,其次是水灰比,可再分散乳胶粉的影响作用最小。

3.3 废陶瓷再生砂掺量对水泥基自流平砂浆性能的影响及分析

为了进一步分析废陶瓷再生砂掺量对水泥基自流平砂浆流动度和28d抗压强度的影响,对其进行因素指标分析,其结果分别如图1、图2所示。

由图1可看出,废陶瓷再生砂取代率对自流平砂浆流动性有显著影响,废陶瓷再生砂取代率的增大使砂浆体系的流动度明显减小,这是由于陶瓷再生砂与天然细砂相比,表面较为粗糙,具有较多的棱角,另外由于废陶瓷再生砂具有较高空隙率,吸水率较大,增加了体系需水量,而参与水泥水化和体系流动的自由水相对减少,最终导致体系流动度减小。

由图2废陶瓷再生砂替代比例对28d抗压强度影响曲线可看出,废陶瓷再生砂替代比例为55%时抗压强度最高,分析原因是废陶瓷再生砂多棱角,表面粗糙,与硬化水泥石有较好的机械啮合力,而废陶瓷再生砂替代比例为55%时为最佳的密实状态,提高了自流平砂浆抗压强度。有关资料研究还显示,陶瓷废料还具有一定的火山灰活性,能与水泥水化反应产生的Ca(OH)2产生二次水化反应,因此在一定范围内提高废陶瓷再生砂取代率,可进一步提高砂浆后期强度。而当废陶瓷再生砂替代比例大于55%时,由于废陶瓷再生砂具有较多棱角,天然细砂不能充分填充废陶瓷再生砂孔隙,导致自流平砂浆强度降低。综合考虑废陶瓷再生砂对自流平砂浆流动度、抗压强度的影响,废陶瓷再生砂替代比例最优方案为55%。

3.4 水灰比对水泥基自流平砂浆性能的影响及分析

为了进一步分析水灰比对水泥基自流平砂浆流动度和28d抗压强度的影响,对其进行因素指标分析,其结果分别如图3、图4所示。

由图3可看出,自流平砂浆的流动度随着水胶比的增大而增大。这是由于新拌砂浆的流动主要是水泥浆料的运动,当水灰比不断增大,水泥浆料的黏稠度越小,砂浆的流动性越大。

由图4可看出,自流平砂浆28d抗压强度随着水胶比的增大而降低。经有关研究,水泥浆体中水的形态主要有化合水、凝胶水、毛细水、游离水四种,除化合水意外,其余三种形态的水都会随着水泥浆体的凝结硬化逐渐蒸发,导致水泥石之间留下孔隙,而空隙率越大强度越低,因此当自流平砂浆水灰比的增大会使抗压强度显著降低。综合考虑水灰比对自流平砂浆流动度和28d抗压强度的影响,自流平砂浆水灰比应为0.5较合适。

3.5 可再分散乳胶粉掺量对水泥基自流平砂浆性能的影响及分析

为了进一步分析可分散乳胶粉对水泥基自流平砂浆流动度和28d抗压强度的影响,对其进行因素指标分析,其结果分别如图5、图6所示。

由图5、图6可看出,自流平砂浆流动度和28d抗压强度随着可再分散乳胶粉掺量的增大,呈先增大后减少变化,当可再分散乳胶粉掺量为1.0%时自流平砂浆流动度最大,抗压强度最大。这是由于可再分散乳胶粉分散到水中后形成具有较高拉应力的膜,减少分子间的摩擦作用,提高砂浆流动性。同时可再分散乳胶粉具有引气作用,可提高自流平砂浆孔隙结构,在一定范围内提高自流平砂浆和流动性。

而当可再分散乳胶粉掺量大于1.0%时流动度和28d抗压强度均有所下降。分析原因是由于可再分散乳胶粉形成的亲水性聚合物与水泥悬浮体一起渗透进入基体的孔隙及毛细管内,在孔隙及毛细管内的聚合物成膜后能牢固地吸附在基体表面,增加了砂浆与基体之间的黏结力,因此当可再分散乳胶粉掺量过大时反而会降低自流平砂浆流动度,同时还由于引气作用使自流平砂浆内部存在较多孔隙,降低了自流平砂浆抗压强度。综合可再分散乳胶粉对自流平砂浆流动度和28d抗压强度的影响,可再分散乳胶粉最佳掺量为1.0%。

4 结论

⑴通过试验研究可知,废陶瓷颗粒经破碎、筛分等工艺处理后,可用于制备自流平砂浆,但废陶瓷的掺加量不应大于55%,其中较佳的水灰比为0.5、可再分散乳胶粉掺加量为1.0%。

⑵利用废陶瓷颗粒生产水泥基自流平砂浆,不仅可以满足建筑市场的需求,也符合我国现行的大力发展循环经济、促进企业节能减排的产业发展政策,是有效解决废陶瓷因堆放带来的一系列环保和综合利用为题的较佳途径之一。

摘要：通过正交试验,研究分析了废陶瓷再生砂替代比例、水灰比和可再分散乳胶粉掺量等因素变化情况对水泥基自流平砂浆性能影响的规律,并确定了利用废陶瓷再生砂研制水泥基自流平砂浆性能较优的配比,为废陶瓷在自流平砂浆中的应用提供参考依据。

关键词：废陶瓷再生砂,替代比例,自流平砂浆,流动度,抗压强度

参考文献

[1]黄天勇,章银祥,陈旭峰,阎培渝.水泥基自流平砂浆机理研究综述[J].硅酸盐通报,2015(10):2864-2869.

[2]刘凤利,刘俊华,张承志.废陶瓷再生砂对砂浆抗压强度影响的试验研究[J].混凝土,2012(1):96-99.

[3]苏达根,赵一翔.陶瓷废料的组成与火山灰活性研究[J].水泥技术,2009(2):24-26.

[4]张承志.商品混凝土[M].北京:化学工业出版社,2006.

废硫酸回收利用技术探讨 篇8

关键词：废硫酸,回收利用,化工工艺

化工工艺生产过程中所消耗硫酸量巨大, 并且生产过程中还会产生以硫酸为主, 含有各种化合物、有机物的工业废水, 如果直接排放将会对自然环境产生危害, 并且为避免产生的稀硫酸的浪费, 可以利用回收工艺进行处理。目前我国已经存在多种废硫酸回收技术, 在实际应用上取得了一定的效果, 为了更好的提高废酸回收处理效果, 还需要就原有技术进行研究, 确定最有效的处理方法。

1 废硫酸净化回收

硫酸在化工生产过程中, 经常会产生含有杂质的废硫酸, 为避免直接排放对环境造成影响, 应对其进行净化回收处理, 在保护环境的同时提高其应用效率。其中废硫酸中含有的杂质主要可以分为有机与无机两部分, 这样在选择净化回收工艺时, 就需要结合废硫酸实际情况决定。例如, 为有效去除其中含有的无机杂质, 一般可以选择用冷冻结晶、浓缩结晶、渗析与反渗透法;而去除有机杂质, 则可以选择用冷冻、电解、水解、气提、氧化以及热分解等方式[1]。为保证废硫酸净化回收效果, 可以将浓缩与净化处理方式结合在一起应用。

2 废硫酸回收利用工艺分析

2.1 鼓式浓缩回收

鼓式浓缩回收废硫酸, 是一种应用时间比较长的工艺, 主要就是利用燃油对压缩空气进行加热, 然后将热空气通入到稀硫酸鼓泡器中, 将稀硫酸与热空气进行充分的融合, 利用热空气来将溶液中部分水分子蒸发出来, 达到浓缩回收的效果[2]。此种处理工艺比较简单, 并且经过处理后硫酸浓度比较高, 成品酸收率比较高。但是因为此种处理工艺设备所占面积比较大, 应结合生产处理环境实际情况, 来确定是否选择用此种方式进行处理。

2.2 锅式浓缩回收

此种稀硫酸浓缩处理工艺, 主要用于的设备为大口径铸铁锅, 并且要求其底部附有铅料, 减小设备受稀硫酸的腐蚀影响。进行处理时, 将稀硫酸置于铸铁锅内, 利用煤炭或者油料进行燃烧对铁锅加热, 将稀硫酸中含有的水分蒸发出来, 进而达到浓缩的效果。在整个处理工程中, 铁锅为溶液蒸发器, 加热蒸发后的气相在吸收塔内被充分吸收, 然后通过冷却器排出。选择此种工艺对废硫酸进行处理, 操作工艺相对简单, 并且操作费用等少, 在应用上比较方便。但是如果真的选择用此种工艺进行处理, 则需要做好设备的防护管理, 降低稀硫酸对铸铁锅的影响。尤其是要针对设备构件更换频繁, 以及检修工作硫酸排出对环境污染的情况进行管理, 采取有效的措施提前做好生产预防管理, 提高废料回收的综合效率。

3 新型废硫酸回收工艺研究分析

以提高废硫酸回收效果为目的, 在原有处理工艺上做更进一步的分析, 即在原锅式浓缩基础上, 针对工艺流程以及设备选型等进行优化完善, 通过建立完善的新型处理技术来完成废酸回收利用。例如在真空状态下利用蒸汽对稀硫酸容易进行加热处理, 并对蒸发出的气相进行集中洗涤, 最后经过洗涤塔洗涤后排出。处理结果与传统锅式或者鼓式浓缩处理相比, 排出系统的废水与废气所含硫酸以及有机物含大幅度降低。如果真的选择用真空浓缩方式对废硫酸进行处理, 则需要更复杂的工艺流程, 并且还要具有钛以及不锈钢等金属材料, 导致整个处理工艺实际应用造价过高。如果真的选择用此种处理工艺, 则可以利用其放量少、能耗低以及连续运行等优点, 提高费溶液处理效果。

4 真空浓缩工艺分析

4.1 废硫酸浓缩流程

在对废硫酸进行浓缩处理时, 需要将其引入到预热器, 与蒸发器的成品酸进行热量交换, 在经过加热后将废硫酸引入到蒸发器, 对废硫酸溶液进行加热处理, 最终使得溶液中含有的水分蒸发由排气口排出[3]。经过浓缩处理后, 将浓度达到预定效果后, 由另外一个端口排出。整个处理过程要求加热温度始终保持在170-200℃。已经浓缩完成的成品酸, 需要依次通过废硫酸预热器、硫酸冷却器, 将其温度降低到50℃后置入储存罐内。

4.2 废水废气处理

一方面, 含酸废水的处理。其通过吸收塔下部与碱液进行中和, 在达到排放标准后排出系统。另一方面, 含酸废气的处理。其主要在硫酸蒸发器中产生, 即加热蒸发过程中, 生成的水蒸气中含有少量硫酸同时从排气口进入到吸收塔底部。然后在蒸汽上升过程中, 与吸收塔上部淋水相遇, 蒸汽中含有的硫酸被淋水吸收, 未凝结的水蒸气可以在吸收塔中再次循环使得废气中硫酸含量降低到允许范围内。

5 结语

在化工生产过程中会产生大量废硫酸, 其中含有大量杂质, 如果直接排放将会对环境产生严重的影响。为了更好的解决这一问题, 可以选择用回收利用的方式, 即对稀硫酸进行浓缩回收, 并对含酸废水、废气进行处理, 不但可以实现硫酸溶液的再次利用, 同时也可以保证废水、废气含量满足排放要求, 降低对环境造成的影响。

参考文献

[1]段付岗.废硫酸在磷酸铵生产中回收利用的可行性分析[J].硫磷设计与粉体工程, 2012, 05:36-38+52.

[2]刘生, 张端峰, 刘振锋, 任保增.化工行业中废硫酸处理方法概述[J].现代化工, 2014, 05:1-3+5.

废聚酯瓶的回收和再生利用 篇9

本文介绍了废PET瓶回收和再生利用的现状, 建议政府职能部门充分发挥自己的作用, 将废PET瓶的再生利用纳入循环经济的轨道, 使我国废PET 瓶的回收和再生利用工作健康有序地发展。

1 废PET瓶的回收现状

目前我国PET瓶的消费量很高, 每年生产的PET瓶约80%是饮料瓶, 约12%是食用油瓶[2]。但PET瓶的用户零散、品种多样, 收集很困难, 往往是回收成本高于生产PET的成本, 这样回收产业很难赢利[4]。

2 废PET瓶再生利用技术

废PET瓶回收方法有化学回收和物理回收两种。化学回收法是将废PET瓶在一定反应条件下解聚, 生成有用的化学品。这种方法在日本使用较多, 在我国很少使用。目前我国大部分采用物理回收方法。物理回收法是将废PET 瓶经过分类、破碎、洗涤及干燥处理后进行再造粒, 提供给纤维厂作为生产纤维的原材料[1]。如果将PET切片在一定条件下进行固相增黏, 达到瓶级PET树脂的黏度, 然后以一定比例与原生料混合, 仍然可以用于生产饮料瓶, 但必须符合卫生标准。

欧美国家正在利用废PET瓶生产的切片制造高品质的再生涤纶长丝, 国内也有少部分企业在进行这方面的探索[5]。为了提高PET瓶的回收价值, 欧美国家也在研究用废PET制成新型合金材料。美国已开发了由高密度聚乙烯 (HDPE) 及回收的PET制成的新型合金材料。目前, 欧洲已有3个生产商成功生产出这种新型合金材料, 这种材料坚硬、强度高、易加工、价格低廉。英国的Delleve Plastics公司生产出了合格的PET-HDPE双壁波纹管材, 该材料由PET-HDPE合金和一种相容剂及冲击改性剂制成, 其性能达到了公路排水管的要求。

3 用循环经济的新思维开展废PET瓶再生利用工作

3.1废PET瓶再生利用存在的问题

虽然在我国废PET瓶的回收利用越来越受到各方面的重视, 但目前只有不到60%的废PET瓶被回收利用, 其余的被随意丢弃, 造成资源浪费和环境污染。即使在比较重视环境保护的美国, 每年至少也要使用1×106 m2的填埋土地来处理废PET瓶[6]。另外, 目前在我国比较正规的废PET瓶再生利用生产企业非常少, 绝大部分废PET瓶再生利用企业均是个体经营者, 设备非常简陋。由于没有废水回收处理系统, 设备是开放式的, 在回收处理废PET瓶时废水横流, 粉碎时粉尘飞扬, 对环境造成二次污染。这种处理方式是与循环经济的要求相违背的。它不符合循环经济所提倡的新的价值观[7]。

3.2循环经济的“3R”原则

循环经济要求遵循的“3R”原则是:资源利用的减量化 (Reduce) 原则, 即在生产的投入端尽可能少地输入自然资源;产品的再使用 (Reuse) 原则, 即尽可能延长产品的使用周期, 并在多种场合使用;废弃物的再循环 (Recycle) 原则, 即最大限度地减少废弃物排放, 力争做到排放的无害化, 实现资源再循环[8,9]。目前国内废PET 瓶再生利用企业还不能很好地符合废弃物的再循环原则。

循环经济要求在人、自然资源和科学技术的大系统内, 在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中, 将传统的依赖资源消耗的线形增长的经济转变为依靠生态型资源循环发展的经济。循环经济是以资源的高效利用和循环利用为目标, 以减量化、再利用、资源化为原则, 以物质闭路循环和能量梯次使用为特征, 按照自然生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式。它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动, 其目的是通过资源高效和循环利用, 实现污染的低排放甚至零排放, 保护环境, 实现社会、经济与环境的可持续发展[8,9]。在废PET瓶的再生利用工作中, 应该将清洁生产和废弃物的综合利用融为一体。

3.3用循环经济的思维开展废PET瓶的再生利用工作

用循环经济的思维来开展废PET瓶的再生利用工作, 需要发挥政府的作用, 将废PET瓶的再生利用纳入循环经济的轨道。政府应该出台相应的政策和法规, 鼓励企业建立对环境起到保护作用的生产线, 而对采用非常简陋的设备进行生产、对环境起到破坏作用的企业需进行必要的限制。

应该鼓励企业建立能够通过美国食品药品管理局 (FDA) 认证、符合生产饮料瓶卫生标准的生产线, 同时要求和鼓励企业使用一定比例的再生料。目前我国绝大部分生产PET饮料瓶的企业一直全部使用原生料制造的PET 瓶, 只有可口可乐公司使用10%左右的再生料。而许多发达国家早在20世纪90年代就已将再生PET用于食品包装物。我国3 Mt/a的PET 瓶生产量不仅会消耗超过18 Mt/a的石油, 还为原本脆弱的生态环境带来了沉重的压力。如果我国每年能有20%的PET饮料瓶生产原料使用再生料, 每年将减少3～4 Mt的石油消耗。

政府还应鼓励企业建立回收系统, 并在税收等方面给予必要的扶持。2008年北京奥运会期间, 北京市政府要求对奥运场馆内的生活垃圾进行分类收集、运输并回收利用, 并特别指出要对废塑料 (尤其是废PET瓶) 等可回收物进行分拣打包, 再生利用。2010年上海世博会的主题是:城市让生活更美好。上海市政府也提出了对废塑料等可回收物进行分拣打包、再生利用的要求。政府应该鼓励企业和科研机构开展对PET材料废弃物再生利用的科研项目, 根据循环经济所提倡的新的价值观, 在考虑科学技术时, 不仅考虑其对自然的开发能力, 而且要充分考虑到它对生态系统的修复能力, 使之成为有益于环境的技术。

4 展望

今后5年, 我国瓶级PET树脂的用量会以10%～20%的年增长率增长[1,3]。如果啤酒行业解决了某些技术问题, 实现了用PET瓶灌装技术, 瓶级PET树脂用量将会出现更大幅度的增长[2,10,11]。目前盈创再生资源公司的“再生瓶级PET切片项目”已经过国家发展和改革委员会立项审批, 公司拥有目前世界上单线产能最大的再生瓶级PET切片生产线。这一“再生”技术源于欧洲, 设备和工艺均取得了美国FDA认证, 保证了使用的安全性。但这样采用先进技术的规范化企业在国内还是太少。政府、企业和科研机构都应该关注这项事业, 加强对这一领域的科研攻关工作, 用循环经济的思维来开展废PET瓶的再生利用工作, 以保护环境、造福子孙。

参考文献

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[2]姜毅.聚酯瓶片市场分析及发展策略.合成技术及应用, 2002, 17 (3) :15～18

[3]吴铭.2005年瓶级聚酯切片价格走势分析.中国石油和化工, 2005, (7) :22～25

[4]邰玉蕾, 赵亚娟, 马希晨等.废旧聚酯瓶片的回收新技术.塑料科技, 2004, (8) :61～64

[5]潘婉莲, 胡盼盼, 刘兆峰等.用聚酯瓶片回收料试纺涤纶长丝.合成纤维工业, 2002, 25 (3) :58～59

[6]赵延伟.塑料包装废弃物综合治理研究.塑料加工, 2002, 37 (3) :21～25

[7]周宏春.我国再生资源产业发展的思路与对策.发展研究, 2008, (9) :10～13

[8]刘兴利.积极推进低碳经济与大力发展循环经济.再生资源与循环经济, 2010, 3 (1) :1～3

[9]孙勇.循环经济的理论与实践.学习与探索, 2005, (2) :168～171

[10]陈昌杰.包装用聚酯容器及其进展.塑料加工, 2002, 36 (2) :5～10