利用半干法脱硫废渣蒸养制备免烧承重砖的方法转让专利
申请号 : CN201110387544.4
文献号 : CN102491707B
文献日 : 2013-04-24
发明人 : 彭美勋 , 蒋建宏
申请人 : 湖南科技大学
摘要 :
本发明公开了一种利用半干法脱硫废渣蒸养制备免烧承重砖的方法，属于环境保护工程和建筑材料制备技术领域。本发明将半干法脱硫渣和多组分粉体配制成胶凝剂，与惰性砂质集料在混料机中混合均匀，加占固体粉料质量10-46%的水混匀，经压力成型后脱模得到的砖坯在40-90℃蒸养1-7天得到足够强度的免烧砖，能分别满足MU10-MU30间各型号承重砖相应的强度要求，且耐水性优良，可作为外墙砖使用。本发明解决了半干法脱硫石膏由于成分复杂而不易综合利用的问题，有效地利用固体废弃物生产成本低于传统烧结粘土砖的免烧砖，对于节能减排和环境保护具有重要意义。
权利要求 :
1.一种利用半干法脱硫废渣蒸养制备免烧承重砖的方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：（1）准备如下几种原料：
（a）半干法脱硫渣，该脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉末，平均粒径为4-10um，BET2
比表面积为2-10m/g；其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、
0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标；
（b）高炉矿渣粉，该矿渣粉为炼铁高炉排出的水淬废渣磨细成粉，为符合GBT18046-2008要求的粒化高炉矿渣粉S95和/或S105；
（c）硅酸盐水泥或硅酸盐水泥熟料粉；
（d）生石灰或熟石灰粉，为符合JCT479-92的粉磨到80um筛余少于总质量的10％的建筑用钙质生石灰粉；
（e）粉煤灰，燃煤电厂烟窗中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的Ⅰ级和/或Ⅱ级F类粉煤灰；
（f）集料即中细砂，为分级到符合GB/T1468-200规定的中砂与细砂的要求的惰性集料河砂和/或山砂和/或沙漠砂和/或戈壁砂和/或海砂和/或尾矿砂和/或岩石粉；
（2）将步骤（1）中的原料脱硫渣、矿渣粉、水泥、石灰粉、粉煤灰混合配制成胶凝剂，其中，各原料的质量百分含量是：50-80wt％的脱硫渣、10-35wt％的矿渣粉、2-20wt％的水泥、
2-5wt％的石灰粉、5-15wt％的粉煤灰；
（3）将步骤（2）所得的胶凝剂与步骤（1）中的集料和水均匀混合成半干状，其中，集料质量占胶凝剂与集料质量总和的0-75％，水灰比即水与胶凝剂粉体的质量比为
0.10-0.46；
（4）将步骤（3）所得的混合物充模，然后压制成型、脱模，将脱模后的砖坯在40-90℃水蒸汽中养护1-7天，然后在常温下保湿养护0-21天即得免烧承重砖。
2.根据权利要求1所述的利用半干法脱硫废渣蒸养制备免烧承重砖的方法，其特征在于：所述压制成型采用静压成型或振压成型；静压成型时的成型压力优选为3-80MPa。
说明书 :
利用半干法脱硫废渣蒸养制备免烧承重砖的方法
技术领域
[0001] 本发明属于环保工程及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种利用半干法脱硫废渣蒸养制备免烧承重砖的方法。
背景技术
[0002] 燃煤烟气脱硫净化后再向大气中排放是国内外快速发展的一项环保技术，已经在各主要工业领域被广泛采用，其中以石灰或消石灰作为脱硫介质时会产生大量的脱硫石膏。早期的脱硫技术以湿法和干法两种方式为主，湿法脱硫产生大量污泥状的脱硫石膏，而干法脱硫的产物一般与粉煤灰或炉渣一起排出，不会单独排放脱硫石膏。湿法脱硫的石膏目前被大量应用于生产各类建筑材料，已经有大量的专利技术并形成了一套基本成熟的技术体系。
[0003] 半干法脱硫是近些年快速发展的一类脱硫技术，与湿法脱硫相比，具有不产生污水、脱硫产物不用脱水烘干、占地少、投资小和成本低等特点。因此，与湿法脱硫相比，半干法脱硫在节能减排方面具有跨越性的进步。但是半干法脱硫渣的物相组成远较湿法脱硫渣复杂，因而使干法脱硫渣的处理和利用变得困难，成为半干法脱硫成套技术推广的瓶颈之一。
[0004] 发明CN101352893B以半干法脱硫石膏和高炉水渣为原料生产干混砂浆。该发明按重量百分比10-30％的矿渣粉与10-30％的半干法脱硫石膏及60-80％的中砂在混料机中混合均匀，得到干混砌筑砂浆，砂浆的28天抗压强度在8-20MPa之间。但这种砂浆也存在下述问题：①其早期强度偏低，使其应用上受到较多限制；②脱硫渣在砂浆中的掺量太低，使该种干混砂浆的成本较高，且不利于大量处理和利用脱硫渣；③该种建筑砂浆的长耐久性尚未得到验证，实验表明因钙矾石延迟生成的影响，其长期强度可能严重下降甚至因膨胀开裂，其应用风险不容忽视。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种以半干法脱硫渣为主要原料通过蒸养制备免烧承重砖的方法，采用本发明方法制备的免烧承重砖可以达到建筑外墙承重砖所需要的强度、耐久性和耐水性。
[0006] 本发明方法包括如下顺序的步骤：
[0007] (a)半干法脱硫渣，该脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉末，平均粒径为4-10um，2
BET比表面积为2-10m/g；其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、
10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；
BET比表面积为2-10m/g；其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、
10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；
[0008] (b)高炉矿渣粉，该矿渣粉为炼铁高炉排出的水淬废渣磨细成粉，优选为符合GBT18046-2008要求的粒化高炉矿渣粉S95和/或S105；
[0009] (c)硅酸盐水泥或硅酸盐水泥熟料粉；
[0010] (d)生石灰或熟石灰粉，优选为符合JCT479-92的粉磨到80um筛余少于总质量的10％的建筑用钙质生石灰粉；
[0011] (e)粉煤灰，燃煤电厂烟窗中排出的粉尘，优选为符合GB/T1596-2005的I级和/或II级F类粉煤灰；
[0012] (f)集料即中细砂，为分级到符合GB/T1468-200规定的中砂与细砂的要求的惰性集料如河砂和/或山砂和/或沙漠砂和/或戈壁砂和/或海砂和/或尾矿砂和/或岩石粉；
[0013] (2)将步骤(1)中的原料(a)、(b)、(c)、(d)、(e)混合配制成胶凝剂，其中，各原料的质量百分含量是：50-80wt％的脱硫渣、10-35wt％的矿渣粉、2-20wt％的水泥、2-5wt％的石灰粉、5-15wt％的粉煤灰；
[0014] (3)将步骤(2)所得的胶凝剂与步骤(1)中的集料和水均匀混合成半干状，其中，集料质量占胶凝剂与集料质量总和的0-75％，水灰比即水与胶凝剂粉体的质量比为0.10-0.46；水灰比与成型压力需相匹配，通常低的水灰比对应于高的成型压力；
[0015] (4)将步骤(3)所得的混合物充模，然后压制成型、脱模，将脱模后的砖坯在40-90℃水蒸汽中养护1-7天，然后在常温下保湿养护0-21天即得免烧承重砖；通常蒸养3天即可达最终强度的80％。
[0016] 更进一步，所述压制成型采用静压成型或振压成型；静压成型时的成型压力优选为3-80MPa。振压成型时，通用的振压成型砖机也能满足成型要求。
[0017] 本发明相比于现有技术具有如下优点：①脱硫渣掺量大，从而使废渣利用率增大，制品成本降低；②制品的早期强度大，养护时间短，可大大提高生产效率，从而使制品有更好的性价比；③通过蒸养提高制品强度的上升速度，同时避免了钙矾石延迟生成对制品长期强度和耐久性的不利影响；④不仅为绿色建材提供了一种新的经济的原料来源，还能有效地处理和利用半干法脱硫渣。
具体实施方式
[0018] 下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。
[0019] (1)半干压静压成型实例：表1列出在0.1-0.33的水灰比时半干压静压成型的制备实例工艺技术参数。实验所用原料：半干法脱硫渣，该脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉2
末，分散性和流动性好，平均粒径为4-10um，BET比表面积为2-10m/g，其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量，其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；S95粒化高炉矿渣粉；80um筛余少于总质量的10％的生石灰粉；I级F类粉煤灰；PC32.5复合硅酸盐水泥；集料未标明的均为中砂粒级的河砂。首先，按照各原料的质量百分含量分别是50-80wt％的脱硫渣、10-35wt％的矿渣粉、2-20wt％的水泥、2-5wt％的石灰粉、5-15wt％的粉煤灰的比例混合配制成胶凝剂。然后，将胶凝剂与集料和水均匀混合成半干状的混合物后充模。砂灰比指集料与胶凝剂粉体的质量比。试模为内空125×40×25mm的钢模，成型的菱柱体试块尺寸为：125×25×20～
25mm，成型后的试块即直接脱模。脱模后在设定温度下密闭蒸养7天再标养至28天，需测饱水抗压强度的试块在测前1天泡水。各实例的性能数据见表2。表2中的抗压强度数据为单一试块直接受压的数据，受压面为125×20～25mm。各试块的28天抗压强度(或更早龄期的抗压强度)为11-47MPa。各实例能分别满足MU10～MU30间各型号承重砖相应的强度要求，且软化系数均大于0.8，平均为1.0，说明耐水性优良。各试块的饱水密度为1.9-2.1，烘干密度1.7-1.8，在水中浸泡半年质量不损失，也无明显软化特征。
末，分散性和流动性好，平均粒径为4-10um，BET比表面积为2-10m/g，其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量，其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；S95粒化高炉矿渣粉；80um筛余少于总质量的10％的生石灰粉；I级F类粉煤灰；PC32.5复合硅酸盐水泥；集料未标明的均为中砂粒级的河砂。首先，按照各原料的质量百分含量分别是50-80wt％的脱硫渣、10-35wt％的矿渣粉、2-20wt％的水泥、2-5wt％的石灰粉、5-15wt％的粉煤灰的比例混合配制成胶凝剂。然后，将胶凝剂与集料和水均匀混合成半干状的混合物后充模。砂灰比指集料与胶凝剂粉体的质量比。试模为内空125×40×25mm的钢模，成型的菱柱体试块尺寸为：125×25×20～
25mm，成型后的试块即直接脱模。脱模后在设定温度下密闭蒸养7天再标养至28天，需测饱水抗压强度的试块在测前1天泡水。各实例的性能数据见表2。表2中的抗压强度数据为单一试块直接受压的数据，受压面为125×20～25mm。各试块的28天抗压强度(或更早龄期的抗压强度)为11-47MPa。各实例能分别满足MU10～MU30间各型号承重砖相应的强度要求，且软化系数均大于0.8，平均为1.0，说明耐水性优良。各试块的饱水密度为1.9-2.1，烘干密度1.7-1.8，在水中浸泡半年质量不损失，也无明显软化特征。
[0020] 表1半干压静压成型实例制备工艺参数
[0021]
[0022] *未标明的集料为中砂粒级的河砂；山细：山砂，粒级为细砂；矿细：尾矿砂，粒级为细砂。
[0023] (2)标准砖生产实例：表3列出用砖机振压成型标准砖(240×115×53mm)的检测数据。砖机的振动成型全自动控制，一次成型56块标准砖，表内每个检测数据为至少3块标准砖检测数据的平均值。其中抗压强度的检测按GB/T2542-2003砌墙砖试验方法第7.3.1.3节中非烧结普通砖的检测方法进行。实验所用原料：S105粒化高炉矿渣粉、80um筛余少于总质量的10％的熟石灰粉、II级F类粉煤灰、PC32.5复合硅酸盐水泥，集料均为河砂，粒级为中砂。振压成型后即直接脱模。脱模后先在设定温度下密闭蒸养5天，再覆膜间隔洒水在室温下养护至28天。各实例能分别满足MU10～MU30间各型号承重砖相应的强度要求。
[0024] 表2半干压静压成型实例性能
[0025]