福建省石板材废渣的综合利用研究
矿产资源的开发，一方面促进了经济的发展和社会的进步，另一方面，其产生的大量工业固体废弃物也给人类生活环境带来了严重的污染和危害。就石板废材而言，我（福建）省古田、福鼎、南安等地有数千家的石板材矿山和石板材加工企业，一方面石板材的开发利用带动了当地的经济发展，提高了当地人们的生活水平，但另一方面，石板材的开发及生产过程中产生的大量废渣、边角料长期无序堆存或直接排入水体，已给周边环境及人民群众的生活带来了严重的影响。以泉州地区的南安市为例，该市的石景镇有 500家以上的石板材加工厂，年排放石板材废渣达30万吨以上。目前该镇有大型石板材堆场7～8个，估计堆存废渣量达几百万吨，而这些石板材废渣未作处理而随意堆放。大型堆场不仅挤占青山、侵占大量良田，而且其长期堆放的石板材废渣经雨水淋沥后，携带石板材废渣颗粒的雨水严重污染其周围水体如溪河、水库等。受污染的水含有放射性矿物质，对人体健康、动物繁殖、植物生长及土地都有危害。解决石板材废渣的问题迫在眉睫。
基于以上原因，我们希望通过试验研究利用石板材废渣制备绿色环保建材彩色地面砖，使它具有鲜艳色彩，光亮表面，棱角分明，花样繁多特点。该技术的开发符合当前市政建设的要求，符合国家可持续发展的需要，综合利用石板材资源，享受国家有关减免税政策。
1．试验原料
制备石板材地面砖试验的原料有：石板材废渣、水泥、白水泥、砂、石子、添加剂、水等。
2．工艺流程
彩色石板材废渣地面砖的主要生产工艺是：利用反打振动法，分别将添加剂、白水泥、砂子、颜料、水和石板材废渣、水泥、石子、砂子、水等材料分两次注入同一模具中，由此形成砖体的面层和结构层、经一定的时间后脱模，脱模后自然形成光滑耐磨的彩色玉面层，无需烧结、抛光、打磨等复杂工艺，脱模后经28天养护即为成品。
3．工艺条件试验研究
3．1石板材废渣掺量试验
在水分、水泥量、石子量一定的条件下，通过改变石板材废渣的添加量来考查其对结构层的抗压强度的影响程度。
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试验现象描述：掺渣量为0％、8％、16％时的原料充分搅拌后呈粘稠状，混合均匀，模具表面有明显的水膜现象，表面平滑，粘稠度随着掺渣量的递增逐步降低；当掺渣量为24％时，原料充分搅拌后呈散砂状，振动时混合颗粒有少许飞溅现象，振动时间加长并需不断打实才能使之呈粘块状，而现出少许水膜现象；当掺渣量为32％时，原料充分搅拌后呈散砂状且颗粒干涩，振动时飞溅现象严重，即使不断打实也难以振动成型。
从试验结果来看，随着掺渣量的增加，抗压强度不断减小。由于尾矿(石板材废渣)的颗粒级配对地面砖的生产起这十分重要的作用，如果混合料中的中间颗粒正好能全部进入到粗颗粒之间的空隙中，细颗粒也正好能全部进入到中间颗粒和粗颗粒的间隙中，而且这些颗粒又有较大的比表面积。细散的胶结料也足够包裹颗粒的表面并部分填充空隙，这样就可以形成非常密实的颗粒排列，孔隙率很小，对硬化处理时水化反应的进行极为有利，就能生产出高质量的地面砖；反之如果使用的尾矿颗粒组成中缺少某些粒级或者虽具有完全的粒级，但质量和粒级比例不合适就不能制出满意的产品。
但是在合适的掺渣量的条件下，在水化过程中产生的水化硅铝酸钙随着龄期的增长，逐步转化为纤维状晶体，数量不断增加，相互交叉，形成锁状结构，使得后期强度迅速增长，在28天后就超过了普通硅酸盐水泥的强度。
综合考虑抗压强度、掺渣量、试验操作情况，最佳掺渣量在16％左右比较合适。
3．2用水量的试验
在掺灰量、水泥量、石子量一定的条件下，通过改变水的添加量来考查其对结构层的抗压强度的影响程度。
用水量对抗压强度的影响28天 |
试验现象描述：当含水率为13％时，原料充分搅拌后较干涩，呈散砂状，振动有明显的飞溅现象，难以振动成型；当水分为14％、15％、16％、17％充分搅拌后，随着水分的递增，混合效果越来越好，振动无飞溅现象，振动后的粘稠度随着水分的递增逐渐变稀，表面水膜现象越来越明显。
从试验结果来看，随着水分的增加，抗压强度先增大后减小。这是因为水少了，没有达到水化反应所需的水分，所以抗压强度没有达到理想值；随着水分的增多，当水分恰好达到水化反应所需水分时，此时抗压强度达到一个相对理想值；随着水分的不断增加，超过了水化反应所需水分，多出的水分就影响了硬化后的强度。所以，在考虑结构层强度和试验操作的情况下，掺水量在14％左右时比较合适。
3．3水泥用量试验
在水分、掺灰量、石子量一定的条件下，通过改变水泥的掺量来考查其对结构层的抗压强度的影响程度。
水泥用量对抗压强度的影响28天 |
由试验结果可知，在其它因素不变的情况下，随着水泥掺量的增加，结构层的抗压强度是先增加后降低。这说明并非水泥用量越多抗压强度越高，它也是存在一个级配比合理的问题，也就是强度的发展来源于砂石及水泥、石板材废渣颗粒的合理配比。原料中砂石起着建筑骨料的作用，当掺渣量一定时，水泥用量比例的提高，相应的砂石比例减少。良好的颗粒级配可使原料的空隙最小，固化体越密实。另外本组水泥用量变化试验的抗压强度的变化，也跟水化反应所需水分的量有关。
4．实验室制备彩色石板材地面砖与国家标准的抗压技术指标对比
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5．结论
通过试验表明：福建省石板材废渣采用彩色尾矿地面砖技术，可以制备出符合国家技术标准的彩色人行道砖、广场砖；石板材废渣可以部分代替河砂，是一种新型环保产品。以石板材废渣制备的彩色地面砖、广场砖既可以提供给城市街道两侧及广场铺设，又可以有效地减少福建省各石板材企业废渣的排放量，化废为宝，减少对企业周围环境的污染，以石板材废渣资源和其它工业固体废物的综合利用寻找到一条切实可行的道路，因此，开展此项目研究具有明显的经济效益、环保效益和深远的社会效益。
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