簡介
石灰固化是以石灰為主要固化基材的一種固化處理方法。把石灰、添加劑、廢物與水混合,由於石灰和活性矽酸鹽料與水反應可生成堅硬的物質,而達到包容廢物的目的。目前石灰固化已廣泛套用於處理鈣基脫硫廢物和多種重金屬廢物。固化工藝設備簡單,操作方便,缺點是由於添加石灰和其他添加劑,會使廢物固化後的體積增加,固化物容易受到酸性溶液的浸蝕。若添加劑本身就是待處理的廢物,如煤粉灰、水泥窯灰等,則此法有以廢治廢的優點。主要成分
石灰
石灰一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無機膠凝材料。石灰是用石灰石、白雲石、白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的原料,經900~1100℃煅燒而成。石灰是人類最早套用的膠凝材料。石灰在土木工程中套用範圍很廣,在我國還可用在醫藥用途。為此,古代流傳下以石灰為題材的詩詞,千古吟頌。石灰歷史
公元前8世紀古希臘人已用於建築,中國也在公元前7世紀開始使用石灰。至今石灰仍然是用途廣泛的建築材料。石灰有生石灰和熟石灰(即消石灰),按其氧化鎂含量(以 5%為限)又可分為鈣質石灰和鎂質石灰。由於其原料分布廣,生產工藝簡單,成本低廉,在土木工程中套用廣泛生石灰熟化後形成的石灰漿中,石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結構,顆粒極細(粒徑約為1μm),比表面積很大(達10~30 m2/g),其表面吸附一層較厚的水膜,可吸附大量的水,因而有較強保持水分的能力,即保水性好。將它摻入水泥砂漿中,配成混合砂漿,可顯著提高砂漿的和易性。石灰依靠乾燥結晶以及碳化作用而硬化,由於空氣中的二氧化碳含量低,且碳化後形成的碳酸鈣硬殼阻止二氧化碳向內部滲透,也妨礙水分向外蒸發,因而硬化緩慢,硬化後的強度也不高,1:3的石灰砂漿28 d的抗壓強度只有0.2~0.5 MPa。在處於潮濕環境時,石灰中的水分不蒸發,二氧化碳也無法滲入,硬化將停止;加上氫氧化鈣易溶於水,已硬化的石灰遇水還會溶解潰散。因此,石灰不宜在長期潮濕和受水浸泡的環境中使用。
石灰在硬化過程中,要蒸發掉大量的水分,引起體積顯著收縮,易出現乾縮裂縫。所以,石灰不宜單獨使用,一般要摻人砂、紙筋、麻刀等材料,以減少收縮,增加抗拉強度,並能節約石灰。
石灰具有較強的鹼性,在常溫下,能與玻璃態的活性氧化矽或活性氧化鋁反應,生成有水硬性的產物,產生膠結。因此,石灰還是建築材料工業中重要的原材料。
石灰質量要求
石灰中產生膠結性的成分是有效氧化鈣和氧化鎂,其含量是評價石灰質量的主要指標。石灰中的有效氧化鈣和氧化鎂的含量可以直接測定,也可以通過氧化鈣與氧化鎂的總量和二氧化碳的含量反映,生石灰還有未消化殘渣含量的要求;生石灰粉有細度的要求;消石灰粉則還有體積安定性、細度和游離水含量的要求。國家建材行業將建築生石灰、建築生石灰粉和建築消石灰粉分為優等品和合格品三個等級。但在交通部門,JTJ 034-2000《公路路面基層施工技術規範》仍按原國家標準(GB1594-79)將生石灰和消石灰劃分為三個等級。
套用
石灰在土木工程中套用範圍很廣,主要用途如下:(1)石灰乳和砂漿 消石灰粉或石灰膏摻加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配製石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿,用於砌築或抹灰工程。
(2)石灰穩定土 將消石灰粉或生石灰粉摻人各種粉碎或原來鬆散的土中,經拌合、壓實及養護後得到的混合料,稱為石灰穩定土。它包括石灰土、石灰穩定砂礫土、石灰碎石土等。石灰穩定土具有一定的強度和耐水性。廣泛用作建築物的基礎、地面的墊層及道路的路面基層。
(3)矽酸鹽製品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)與矽質材料(砂、粉煤灰、火山灰、礦渣等)為主要原料,經過配料、拌合、成型和養護後可製得磚、砌塊等各種製品。因內部的膠凝物質主要是水化矽酸鈣,所以稱為矽酸鹽製品,常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。
生產工藝
石灰原始的石灰生產工藝是將石灰石與燃料(木材)分層鋪放,引火煅燒一周即得。現代則採用機械化、半機械化立窯以及迴轉窯、沸騰爐等設備進行生產。煅燒時間也相應地縮短,用迴轉窯生產石灰僅需2~4小時,比用立窯生產可提高生產效率5倍以上。近年來,又出現了橫流式、雙斜坡式及燒油環行立窯和帶預熱器的短迴轉窯等節能效果顯著的工藝和設備,燃料也擴大為煤、焦炭、重油或液化氣等。
原料成分
凡是以碳酸鈣為主要成分的天然岩石,如石灰岩、白堊、白雲質石灰岩等,都可用來生產石灰。將主要成分為碳酸鈣的天然岩石,在適當溫度下煅燒,排除分解出的二氧化碳後,所得的以氧化鈣(CaO)為主要成分的產品即為石灰,又稱生石灰。
在實際生產中,為加快分解,煅燒溫度常提高到1000~1100℃。由於石灰石原料的尺寸大或煅燒時窯中溫度分布不勻等原因,石灰中常含有欠火石灰和過火石灰。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解,使用時缺乏粘結力。過火石灰結構密實,表面常包覆一層熔融物,熟化很慢。由於生產原料中常含有碳酸鎂(MgCO3),因此生石灰中還含有次要成分氧化鎂(MgO),根據氧化鎂含量的多少,生石灰分為鈣質石灰(MgO≤5%)和鎂質石灰(MgO>5%)。
生石灰呈白色或灰色塊狀,為便於使用,塊狀生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由塊狀生石灰磨細而得到的細粉,其主要成分是CaO;消石灰粉是塊狀生石灰用適量水熟化而得到的粉末,又稱熟石灰,其主要成分是Ca(OH)2;石灰膏是塊狀生石灰用較多的水(約為生石灰體積的3—4倍)熟化而得到的膏狀物.也稱石灰漿。其主要成分也是Ca(OH)2。