一種利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備高性能石膏基復(fù)合膠凝材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種石膏基復(fù)合膠凝材料的制備方法。該方法包括以下步驟：(1)將亞硫酸鈣型脫硫石膏與改性劑一起混合均勻，其中礦物改性劑為10-30％粉煤灰(煤矸石)；化學(xué)改性劑為1-5％可溶性硫酸鹽；(2)把混合均勻的亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑置于450-650℃的沸騰爐中(或利用發(fā)電和鋼鐵企業(yè)廢氣加熱)，保持氧化氣氛下煅燒20-40min，亞硫酸鈣氧化為II型無水石膏，粉煤灰(煤矸石)吸收殘余堿性脫硫劑活化為活性粉煤灰(煤矸石)。該方法制備的石膏基復(fù)合膠凝材料具有強度高，耐水性好，低碳環(huán)保等優(yōu)點。本發(fā)明工藝簡單，加熱時可以利用電廠或鋼廠廢氣資源，是目前解決亞硫酸鈣型脫硫石膏無法高效利用難題的有效方法，降低了污染，有利于干法和半干法脫硫工藝的推廣。
【專利說明】一種利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備高性能石膏基復(fù)合膠凝材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢渣改性處理綜合利用領(lǐng)域，尤其本發(fā)明涉及一種利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備高性能石膏基復(fù)合膠凝材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于我國大氣污染日益嚴(yán)重，全民環(huán)保意識不斷增強，國家對電廠、鋼廠等企業(yè)的煙氣脫硫處理要求越來越嚴(yán)格，同時也產(chǎn)生了大量的脫硫副產(chǎn)物。到2013年，我國每年排出脫硫副產(chǎn)物近億 噸，其中亞硫酸鈣型脫硫石膏占1000多萬t，而且排放量每年都在增長?，F(xiàn)在主流脫硫工藝可以分三種:干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫。根據(jù)脫硫工藝的不同，脫硫副產(chǎn)物大致可分為兩類:干法/半干法亞硫酸鈣型脫硫石膏、濕法脫硫石膏。目前，濕法脫硫石膏的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，但是針對亞硫酸鈣型脫硫石膏的綜合利用研究較少，大量的亞硫酸鈣型脫硫石膏仍然在露天堆放，不僅對環(huán)境造成二次污染，還會占用土地資源，此外亞硫酸鈣型脫硫石膏沒有得到合理應(yīng)用也是一種資源的浪費。
[0003]亞硫酸鈣型脫硫石膏的理化特性對其綜合利用產(chǎn)生很大的不利影響。亞硫酸鈣型脫硫石膏中存在未反應(yīng)的脫硫劑(一般是氧化鈣或氫氧化鈣)和大量的亞硫酸鈣，若直接大量應(yīng)用在膠凝材料生產(chǎn)中，過高的氫氧化鈣和亞硫酸鈣在水化過程中會使制品體積膨脹，造成制品的體積安定性不良，鑒于以上原因，亞硫酸鈣型脫硫石膏的資源化利用受到限制，尚未形成產(chǎn)業(yè)化。目前將亞硫酸鈣型脫硫石膏進(jìn)行低溫氧化處理，把其中的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣(II型無水石膏)，制備石膏基膠凝材料，是一種附加值較高的利用方法。專利CN102701618A提出通過煅燒氧化亞硫酸鈣型脫硫石膏為II型無水石膏，再摻入激發(fā)劑、保水劑、調(diào)凝劑等輔料，成功制備出符合JC/T517-2004《粉刷石膏》標(biāo)準(zhǔn)的高強環(huán)保型粉刷石膏。該方法沒有充分利用亞硫酸鈣型脫硫石膏中殘留堿性脫硫劑，而且殘留堿性脫硫劑對石膏的性能存在有害影響。本方法提出在低溫煅燒氧化亞硫酸鈣型脫硫石膏時摻入適量粉煤灰(煤矸石)組分，煅燒時粉煤灰(煤矸石)與殘留堿性脫硫劑反應(yīng)，獲得活性粉煤灰(煤矸石)，對石膏基復(fù)合膠凝材料的強度和耐水性有明顯的改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種有效利用亞硫酸鈣型脫硫石膏的方法，即提供一種利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備高性能石膏基復(fù)合膠凝材料的方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案:
[0006]一種利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備高性能石膏基復(fù)合膠凝材料的方法，包括以下步驟:
[0007](I)在亞硫酸鈣型脫硫石膏中加入礦物改性劑與化學(xué)改性劑并將其混合均勻，其中礦物改性劑為10-30%粉煤灰(煤矸石)；化學(xué)改性劑為1-5%可溶性硫酸鹽；
[0008](2)將混合均勻的亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑置于沸騰爐(或利用發(fā)電和鋼鐵企業(yè)的廢氣作為熱源)中，在所述沸騰爐鼓風(fēng)口持續(xù)鼓入空氣，使沸騰爐內(nèi)部為氧化氣氛，并使所述亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑處于沸騰狀態(tài)，在溫度為450-650°C的條件下進(jìn)行煅燒，20-40min后將其主要成分亞硫酸鈣和粉煤灰(煤矸石)轉(zhuǎn)變?yōu)镮I型無水石膏和活化粉煤灰(煤砰石)。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟(1)中混合的方式為礦物改性劑為攪拌混合，化學(xué)改性劑先充分溶于水中，在攪拌混合過程中以噴霧方式混合。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟(2)中煅燒制度為450-650°C、氧化氣氛、時間為20_40min。。
[0011]本發(fā)明通過對亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑進(jìn)行混合煅燒處理，得到煅燒亞硫酸鈣型脫硫石膏(亞硫酸鈣含量低于5% )，可以應(yīng)用于生產(chǎn)石膏基復(fù)合膠凝材料。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]1、本發(fā)明是將亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑在氧化氣氛條件下煅燒為II型無水石膏和活化粉煤灰(煤矸石)，從而制備成石膏基復(fù)合膠凝材料。
[0014]2、本發(fā)明中將粉煤灰(煤矸石)與CaO或Ca(OH)2含量較高的亞硫酸鈣型脫硫石膏混合均勻后煅燒，可以活化粉煤灰(煤矸石)，使其在早期(3-7天)就能水化反應(yīng)生成強度和耐水性更高的CSH凝膠、鈣礬石等，從而提高了石膏基復(fù)合膠凝材料的強度和耐水性。
[0015]3、本發(fā)明具有較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。該研究符合國家節(jié)能減排的基本政策，既保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，又為燃煤企業(yè)帶來了新的經(jīng)濟增長點，真正實現(xiàn)了變廢為寶，變害為利，對緩解工業(yè)生產(chǎn)帶來的環(huán)境壓力起到帶頭示范的作用
【具體實施方式】
[0016]實施例1:
[0017]本實施例中利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備石膏基復(fù)合膠凝材料的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成如下:
[0018]亞硫酸鈣型脫硫石骨90 *%，粉煤灰10 %，外慘3 %的明帆和I 的無水硫Ife納。
[0019]亞硫酸鈣型脫硫石膏和粉煤灰攪拌混合，化學(xué)改性劑先充分溶于水中，在攪拌混合過程中以噴霧的方式混合。
[0020]將混合好的亞硫酸鈣型脫硫石膏置于沸騰爐中，在所述沸騰爐鼓風(fēng)口持續(xù)鼓入空氣，使沸騰爐內(nèi)部為氧化氣氛，并使所述亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑處于沸騰狀態(tài)，在溫度為450°C的條件下進(jìn)行煅燒，保溫30min。本實施例中制備出的石膏基復(fù)合膠凝材料性能測試見表1。
[0021]表1石膏基復(fù)合膠凝材料主要性能
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備高性能石膏基復(fù)合膠凝材料的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在亞硫酸鈣型脫硫石膏中加入礦物改性劑和化學(xué)改性劑，并混合均勻，其中礦物改性劑為10-30%粉煤灰(煤矸石)，化學(xué)改性劑為外摻1-5%可溶性硫酸鹽； (2)將混合均勻的亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑置于沸騰爐中(或利用發(fā)電和鋼鐵企業(yè)廢氣)加熱。在所述沸騰爐鼓風(fēng)口持續(xù)鼓入空氣，使沸騰爐內(nèi)部為氧化氣氛，并使所述亞硫酸鈣型脫硫石膏和改性劑處于沸騰狀態(tài)，在溫度為450-650°C的條件下進(jìn)行煅燒，20-40min后將其主要成分亞硫酸鈣和粉煤灰(煤矸石)轉(zhuǎn)變?yōu)镮I型無水石膏和活化粉煤灰(煤砰石)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備石膏基復(fù)合膠凝材料的方法，其特征在于，所述步驟(1)中亞硫酸鈣型脫硫石膏的礦物改性劑為10-30%粉煤灰(煤矸石)，化學(xué)改性劑為1-5%可溶性硫酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備石膏基復(fù)合膠凝材料的方法，其特征在于，所述步驟(1)中亞硫酸鈣型脫硫石膏與改性劑的混合方式:礦物改性劑為攪拌混合；化學(xué)改性劑為先充分溶于水中，在攪拌混合過程中以噴霧方式混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備石膏基復(fù)合膠凝材料的方法，其特征在于，所述步驟(1)中混合均勻的亞硫酸鈣型脫硫石膏的含水率為10-15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用亞硫酸鈣型脫硫石膏制備石膏基復(fù)合膠凝材料的方法，其特征在于，所述步驟(2)中煅燒制度為450-650°C，空氣氧化氣氛，時間為20-40min。
【文檔編號】C04B11/036GK103964714SQ201410178619
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】劉志剛, 霍超, 姚少巍, 白瑞英, 楊立榮, 魏慶敏, 封孝信 申請人:河北聯(lián)合大學(xué)