利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法
2023-05-18 03:31:01
專利名稱：利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法
技術領域：
本發明屬於環保工程及建築材料製備技術領域，具體涉及一種利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法。
背景技術：
燃煤煙氣脫硫淨化後再向大氣中排放是國內外快速發展的一項環保技術，已經在各主要工業領域被廣泛採用，其中以石灰或消石灰作為脫硫介質時會產生大量的脫硫石膏。早期的脫硫技術以溼法和幹法兩種方式為主，溼法脫硫產生大量汙泥狀的脫硫石膏，而幹法脫硫的產物一般與粉煤灰或爐渣一起排出，不會單獨排放脫硫石膏。溼法脫硫的石膏目前大量被應用於生產各類建築材料，已經有大量的專利技術並形成了一套基本成熟的技術體系。半乾法脫硫是近些年快速發展的一類脫硫技術，與溼法脫硫相比，具有不產生汙水、脫硫產物不用脫水烘乾、佔地少、投資小和成本低等特點。因此，與溼法脫硫相比，半乾法脫硫在節能減排方面具有跨越性的進步。但是半乾法脫硫渣的物相組成遠較溼法脫硫渣複雜，因此，對半乾法脫硫渣的處理和利用變得困難，成為半乾法脫硫成套技術推廣的瓶頸之一。發明CN101352893B以半乾法脫硫石膏和高爐水渣為主要原料生產幹混砂漿。該發明按重量百分比將10-30%的礦渣粉與10-30%的半乾法脫硫石膏及60-80%的中砂在混料機中混合均勻，得到幹混砌築砂漿，砂漿的28天抗壓強度在8-20MPa之間。但這種砂漿也存在下述問題①其早期強度偏低，使其應用上受到較多限制；②脫硫渣在砂漿中的摻量太低，使該種幹混砂漿的成本較高，且不利於大量處理和利用脫硫渣；③該種建築砂漿的長耐久性尚未得到驗證，實驗表明因鈣礬石延遲生成的影響，其長期強度可能嚴重下降甚至因膨脹開裂，其應用風險不容忽視。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種以半乾法脫硫渣為主要原料通過常溫養護製備免燒承重磚的方法，採用本發明方法製備的免燒承重磚可以達到建築外牆承重磚所需要的強度和耐水性。本發明方法包括如下順序的步驟(1)準備如下幾種原料(a)半乾法脫硫渣，該脫硫渣為灰白色到淺灰黃色微細粉末，平均粒徑為4-lOum， 比表面積為2-10m2/g ；其組成為質量百分含量為40-50%的Ca0、8_16%的S03> 10-18% 的 SO2U-3 % 的 MgOU-2 % 的 TFe,0. 2-1. 0 % 的 Si02、0. 4-0. 6 % 的 Al203、l_5 % 的 K2O, 0. 1-0. 5%的Na20、1-5%的氯化物、15-25%的燒失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010 建築主體材料核素含量指標，即1.0B/Kg、Iy ( 1.0B/Kg(檢測方法是GBl 1743-89) 的要求；
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(b)高爐礦渣粉，該礦渣粉為煉鐵高爐排出的水淬廢渣磨細成粉，優選為符合 GBT18046-2008要求的粒化高爐礦渣粉S95和/或S105 ；(c)硫鋁酸鹽熟料粉，該熟料粉是由石灰石、高鋁粘土及石膏的混合粉體在高溫下煅燒所得熟料磨粉，其礦物相以無水硫鋁酸鈣和矽酸二鈣為主，粉體細度為80um篩餘少於總質量的10% ；(d)生石灰或熟石灰粉，優選為符合JCT479-92的粉磨到SOum篩餘少於總質量的 10%的建築用鈣質生石灰粉；(e)粉煤灰，燃煤電廠煙窗中排出的粉塵，優選為符合GB/T1596-2005的I級和/ 或II級F類粉煤灰；(f)集料即中細砂，為分級到符合GB/T1468-2001規定的中砂與細砂要求的各種惰性砂或石粉；(2)將步驟(1)中的原料(a)、(b)、(c)、(d)、(e)混合配製成膠凝劑，其中，各原料的質量百分含量是40-80wt %的脫硫渣、14-50wt %的礦渣粉、2_8wt %的熟料粉、2_6wt % 的石灰粉、2_8襯％的粉煤灰；(3)將步驟⑵所得的膠凝劑與步驟⑴中的集料和水均勻混合成半乾狀，其中， 水灰比即水與膠凝劑的質量比為0. 30-0. 45，砂灰比即集料與膠凝劑的質量比為1. 0-4. 0 ； 較低的水灰比對應於較高的成型壓力，砂灰比則不宜過低，否則在傳送物料和成型時可能粘連設備，但過高的砂灰比則使所制免燒磚強度過低和比重過大；(4)將步驟(3)所得的混合物充模，然後壓製成型、脫模，將脫模後的磚坯在常溫下保溼養護即得免燒承重磚。更進一步，所述壓製成型採用靜壓成型或振壓成型；靜壓成型時的成型壓力優選為1-3. 5Mpa;控制成型壓力不能過大，儘量採用能成型並即時脫模的最低壓力，振壓成型時通用的振壓成型磚機即能滿足成型要求。所述脫模後的磚坯在20_28°C的常溫下保溼養護7-28天可出廠。更高的養護溫度有利於縮短養護時間，但過低的養護溫度會使養護時間生長甚至無法達到預定的強度。本發明相比於現有技術具有如下優點①脫硫渣摻量大，從而使廢渣利用率增大， 製品成本降低；②製品的早期強度大，養護時間短，可大大提高生產效率，從而使製品有更好的性價比；③壓力成型後可直接脫模，通過常溫保溼自然養護即可，投資小製備成本低； ④不僅為綠色建材提供了一種新的經濟的原料來源，還能有效地處理和利用半乾法脫硫渣。
具體實施例方式下面結合具體實驗實例對本發明作進一步詳細的描述。首先，按照各原料的質量百分含量分別是40_80wt%的脫硫渣、14_50wt%的礦渣粉、2-8wt %的熟料粉、2-6wt %的石灰粉、2-8wt %的粉煤灰的比例混合配製成膠凝劑。 其中，脫硫渣為灰白色到淺灰黃色微細粉末，分散性和流動性好，滿足如下條件平均粒徑為4-10um，比表面積為2-10m2/g，其組成為質量百分含量為40-50 %的Ca0、8_16% 的 SO3> 10-18 % 的 SO2U-3 % 的 MgO、1-2 % 的 TFe,0. 2-1. 0 % 的 Si02、0. 4-0. 6 % 的 A1203、 1-5%的K20、0. 1-0. 5%的Na20、1-5%的氯化物、15-25%的燒失量，其放射性核素含量符合GB6566-2010建築主體材料核素含量指標，即IKa ( 1. OB/Kg、Iy ^ 1. OB/Kg(檢測方法是GBl 1743-89)的要求；礦渣粉是S95粒化高爐礦渣粉；石灰粉是80um篩餘少於總質量的 10%的生石灰粉；粉煤灰是II級F類粉煤灰；硫鋁酸鹽水泥熟料是由石灰石、高鋁粘土及石膏的混合粉體在高溫下煅燒所得熟料磨粉，其礦物相以無水硫鋁酸鈣和矽酸二鈣為主， 粉體細度為80um篩餘少於總質量的10%。然後，將膠凝劑與集料和水均勻混合成半乾狀的混合物後充模，其中，集料為中砂粒級的河砂，水灰比即水與膠凝劑的質量比在0. 30-0. 45 的範圍內，砂灰比即集料與膠凝劑的質量比在1. 0-4. 0的範圍內。試塊採用靜壓成型，所用試模為受壓橫截面積為70. 7X70. 7mm的鋼模，用壓力機以不同的成型壓強施壓，加壓方法為逐漸加大至最大預定壓力並維持該壓力Imin後撤壓脫模。表1列出了 8個實例所用原料的配比，表2列出各實例對應的成型壓強及試塊不同齡期的抗壓強度及原料成本。脫模後常溫(20-28°C )室內覆膜靜置，對試塊定時灑水保溼養護28天。由表2可知，常溫養護的試塊早期(3天)強度較高，各試塊的3天強度即可滿足搬運的要求，且多數超過28天強度的一半。28天抗壓強度為13. 1-24. 4MPa，能分別滿足GB5101-2003中MUlO和MU20型號承重磚相應的強度要求。各配方試塊泡水1天的軟化係數為0. 9-1. 1，在水中長期(半年) 浸泡無軟化和質量損失現象，應可用於清水外牆磚。各實例的原料成本均低於100元/T，最低成本(實例1)不到60元/T，說明用脫硫渣常溫養護製備免燒承重磚在經濟上也是可行的。表1
權利要求
1.一種利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法，其特徵在於包括如下順序的步驟(1)準備如下幾種原料(a)半乾法脫硫渣，該脫硫渣為灰白色到淺灰黃色微細粉末，平均粒徑為4-lOum，比表面積為2-10m2/g ；其組成為質量百分含量為40-50%的CaO,8-16%的SO3>10-18%的SO2, 1-3% 的 Mg0、l-2% 的 TFe、0. 2-1. 0% 的 Si02、0. 4-0. 6% 的 A1203、1-5% 的 K20、0. 1-0. 5% 的 Na20、 1-5%的氯化物、15-25%的燒失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010建築主體材料核素含量指標；(b)高爐礦渣粉，該礦渣粉為煉鐵高爐排出的水淬廢渣磨細成粉，優選為符合 GBT18046-2008要求的粒化高爐礦渣粉S95和/或S105 ；(c)硫鋁酸鹽熟料粉，該熟料粉是由石灰石、高鋁粘土及石膏的混合粉體在高溫下煅燒所得熟料磨粉，其礦物相以無水硫鋁酸鈣和矽酸二鈣為主，粉體細度為80um篩餘少於總質量的10% ；(d)生石灰或熟石灰粉，優選為符合JCT479-92的粉磨到SOum篩餘少於總質量的10% 的建築用鈣質生石灰粉；(e)粉煤灰，燃煤電廠煙窗中排出的粉塵，優選為符合GB/T1596-2005的I級和/或II 級F類粉煤灰；(f)集料即中細砂，為分級到符合GB/T1468-2001規定的中砂與細砂要求的各種惰性砂和/或石粉；(2)將步驟(1)中的原料(a)、(b)、(c)、(d)、(e)混合配製成膠凝劑，其中，各原料的質量百分含量是40-80 脫硫渣、14-50 wt%的礦渣粉、2-8 wt%的熟料粉、2_6 wt%的石灰粉、2-8 wt%的粉煤灰；3)將步驟(2)所得的膠凝劑與步驟(1)中的集料和水均勻混合成半乾狀，其中，水灰比即水與膠凝劑的質量比為0. 30-0. 45，砂灰比即集料與膠凝劑的質量比為1. 0-4. 0 ；(4)將步驟(3)所得的混合物充模，然後壓製成型、脫模，將脫模後的磚坯在常溫下保溼養護即得免燒承重磚。
2.根據權利要求1所述的利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法， 其特徵在於所述壓製成型採用靜壓成型或振壓成型；靜壓成型時的成型壓力優選為 1-3. 5Mpa。
3.根據權利要求1或2所述的利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法， 其特徵在於所述脫模後的磚坯在20-28°C的常溫下保溼養護7-28天。
全文摘要
本發明屬於環保工程與建築材料製備技術領域，具體涉及一種利用半乾法脫硫廢渣常溫養護製備免燒承重磚的方法。本發明是將半乾法脫硫渣和多組分粉體配製成膠凝劑，與惰性砂質集料在混料機中混合均勻，以適當的水灰比加水混勻成半乾狀，經輕壓成型後脫模得到的磚坯，再常溫養護7-28天得到免燒承重磚，能分別滿足MU10與MU20型號承重磚相應的強度要求，且耐水性優良，可作為外牆磚使用。本發明解決了半乾法脫硫渣由於成分複雜而不易綜合利用的問題，有效地利用固體廢棄物生產成本低於傳統燒結粘土磚的免燒磚，對於節能減排和環境保護具有重要意義。
文檔編號C04B28/08GK102515674SQ20111038754
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者彭美勳, 蔣建宏 申請人:湖南科技大學