无机建材产品中废渣掺量的检测探索

张延军

摘要：工业废渣主要包含社会工业生产中形成的大量粉煤灰以及高炉矿渣等废弃物，在未来几年，我国粉煤灰的产量基本会超过6.0亿吨/年，其中研磨到细颗粒的高炉矿渣微粉的产生量会超过2亿吨，高居世界第一，这给我国的环境带来了极大的压力，粉煤灰以及高炉矿渣等废弃物的主要成分包含二氧化硅、氧化钙、氧化铝等，这些组分均具备一定的活性，所以可以应用在水泥基材料中进行综合再利用；在工业废渣的众多利用途径中，大掺量工业废渣混凝土可以最大限度地对工业废渣进行回收再利用，这不仅可以减少水泥熟料的使用，同时还可以在一定程度上解决大量废渣带来的污染问题，国家也陆续出具了相关退税的政策来鼓励有关企业对工业废渣进行资源综合利用；由于水泥等相关物质的生产工艺以及反应机理都比较复杂，这就对废渣掺量的测定带来了巨大挑战。针对建材产品中废渣掺量检测中存在的问题，本文通过对水泥、混凝土及混凝土制品中废渣掺量的认定、鉴定方法及程序方面的试验，拟探索一种新型的综合认定方法，以期能够更接近实际地检测建材产品中的废渣掺量。

关键词：无机建材；废渣掺量

1 目前在废渣掺量检测中存在的问题

1.1 检测方法存在的问题

目前对废渣掺量的检测所采用的方法主要可以分为在线流量测定法以及资料核查法。在线流量测定法主要通过对生产线上的原材料流量进行监测，然后通过计算得到废渣掺量，采用此方法无法消除原材料中的水分对测定结果带来的影响，因此测量误差相对比较大；而资料核查法主要是通过对企业的记录性资料进行核对查验，然后再进行计算，该方法会受到企业诚信和原材料水分的影响，这也会造成结果存在比较大的误差。

1.2 测试标准存在的问题

目前对于水泥中的废渣掺量基本采用GB/T 27978-2011《水泥生产原料中废渣用量的测定方法》来进行测试，该方法的主要原理是：随机抽取水泥企业正常生产时所采用的原料（含废渣）、生料、熟料以及水泥等样品，测定其中的化学成分，随后依据化学成分质量分数的相关性，通过矩阵的方式分别求出生料以及水泥各组分的比例，然后再进行废渣总掺量的计算；此外该标准还规定在与实测法的结果有偏差时以化学分析法为准。此外各个地方也有推出符合自身发展需求的标准，如黑龙江以及湖南等地颁发了地方标准DB43/134-1999《资源综合利用建材产品废渣掺量检测鉴定方法》，该方法通过对原材料、生料、熟料的化学成分进行检测，并结合企业报表中熟料的三率值波动范围，通过配料计算反推出生料组分以及废渣配比，水泥组分采用GB/T 12960-2019《水泥组分的定量测定》来进行测试，随后再计算废渣总掺比；也有部分省份采用实测法来分别对生料以及水泥配比等进行检测。通过对GB/T 27978-2011以及NY/T 1147-2006等方法进行比较以及分析，除了对水泥废渣掺量的计算方法存在明显的错误外，这两个标准中分别采用了行数比例数少1的特殊矩阵以及未知数个数与相容方程个数相同的特殊线性方程组，这样在对物料配比进行求解时存在一定的偏差，在很多情况下会出现无解的情况，使用的普遍性不强。

2 废渣掺量检测方法的研究

2.1 对目前废渣掺量检测方法进行改进

(1）对现场流量测定方法进行改进

在使用现场流量测定法时测试得到的结果与实际结果的偏差较大，因此在检测过程中，需要将方法进行优化，虽然采用在生产线上直接对各种原材料的单位流量进行检测，但是在计算过程中不直接采用流量进行计算，先在现场取样并密封，然后将样品带回到实验室后先对样品进行分析，排除含水量之后再进行计算并得到废渣掺量的结果。

(2）资料核查法的改进

资料核查法作为一种辅助方法，它的作用主要是与该方法进行比较验证；现在采用的资料核查法主要是通过对原材料的进货、入库、出库进行核对，但是并没有对具体的记录进行检查核验，如过程中使用的发票以及对应的收据等信息，因此企业在执行过程中会存在一定的操作空间。

针对上述可能存在的数据失真情况，提供了一些改进优化的措施：例如，可以核查具体的生产工艺和过程是否满足免税条件，现场各类称量仪器是否进行过专业的计量，企业申请免税产品的原材料发票或者银行账户往来等是否齐全且对应得上，此外对于废渣的利用是否在减税的范畴内等。

通过对以上资料进行核查，根据现场核查到的结果进行每批次核算，结合原材料中含水量的结果计算废渣掺量；此方法属于一种统计方法，由于每批原材料的含水量变化相对较大，厂家提供的每批次原料的含水量不一定完全准确，所以该方法只能作为一种辅助法。

2.2 化学分析法的研究

根据建筑制品的类别不同，分别选择水泥、混凝土以及水泥制品进行实验检测分析，采用满足国家标准要求的方法对建材产品中的成分进行检测，通过一定的公式对建材产品中各个原材料的百分比含量进行计算，尤其是废渣含量，将在实验室检测得到的结果与现场核查结论进行对比分析，来判定化学分析法的准确性以及可靠性。

以某海螺水泥厂生产的PO42.5为例，对该厂生产的水泥中的废渣掺量进行检测，采用国家标准GB/T176-2017《水泥化学分析方法》等检测方法对水泥中的各种原材料（石灰石、铁合金炉渣、铁矿选矿粉末、湿粉煤灰、砂岩）、燃料（烟煤）进行化学成分检测，燃料（烟煤）进行工业分析。通过厂家提供的饱和比（KH）、硅酸率（n）、铝氧率（P）、熟料热耗、熟料耗比，平均值分别为0.902、2.41、1.56、3 010 kJ/kg、1.53，加上实验室检测出的原材料化学成分推算出生料中的废渣掺量。该厂生产的水泥原料中采用的废渣主要有铁合金炉渣、铁矿选矿粉末、湿粉煤灰。

采用国家规定的方法对水泥制品进行检测分析，结果表明产品以及原材料的均匀性是相对比较差的，由于受到样品均匀性的影响，检测结果也会受到影响，因此采用化学分析法来对水泥制品中原材料进行检测的可靠性不高；此外利用水泥制品中的废渣均匀性也相对比较差，这也会对化学测试结果带来影响。

2.3 系统综合法

根据试验结果，鉴于建筑制品以及原材料、掺杂的废料存在一定的波动性，因此，采用单一方法难以准确、真实地对废渣掺量进行检测，需要将多种方法结合起来综合客观地进行检测。本文将上述方法在不同类别产品上的应用进行有机结合，按照各方法的测定不确定性制定了一个判定准则来对各产品废渣掺量进行认定，具体如表5所示。

3 结论

在减排和绿色可持续发展的大背景下，推广大掺量工业废渣混凝土可以最大限度地对工业废渣进行资源再利用，可以有效地缓解废料的堆放或者丢弃带来的环境污染问题。本文通过对目前废渣掺量认定方法中存在的问题进行分析，从废渣掺量检测方法的改进、化学分析法及系统综合法等方面进行研究，结果表明在对废渣掺量进行检测时采用系统的综合分析方法相较单一的方法，得到的结果相对更为可靠；在废渣掺量进行检测时可以将资料核查法、在线流量测定法以及化学分析法进行结合，采用综合的方法来对建材产品中的废渣掺量进行检测。

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