CN101973749A

CN101973749A - 基于烟气脱硫副产物的免烧结砖及其制备方法

Info

Publication number: CN101973749A
Application number: CN2010105108194A
Authority: CN
Inventors: 薛永杰; 韩旭; 魏世发; 王志龙; 张岩丰
Original assignee: Wuhan Kaidi Electric Power Co Ltd
Current assignee: Wuhan Kaidi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-02-16

Abstract

一种基于烟气脱硫副产物的免烧结砖及其制备方法。该砖以燃煤电站烟气脱硫处理产生的脱硫灰为主料，辅以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合搅拌均匀后，通过压制成型并经养护而得；其中，固体原料中各组份重量百分比为：脱硫灰30～35％、水泥10～15％、粉煤灰5～10％、石膏3～5％、砂40～50％，水的加入量占上述固体原料总重量的10～12％。由于它以脱硫灰作为原料取代了实心粘土，可不用或少用天然资源，既避免了取用粘土对土地资源的破坏，又减少了脱硫灰的二次污染。其制备方法包括原料选取、原料混合、压制成型和后期养护的步骤。由于它无需高温烧结处理，可大幅降低能源消耗，有益于生态环境的保护和改善。经检测本发明的免烧结砖强度等级≥MU10级，完全可以取代传统的实心粘土砖。

Description

基于烟气脱硫副产物的免烧结砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体地指一种基于烟气脱硫副产物的免烧结砖及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的迅猛发展，急剧增加的、未作为二次资源加以利用的工业固体废物不仅占用了大量的土地资源、造成诸多的二次污染问题，而且也是一种资源浪费的行为、与不断提高的环境保护要求以及实现可持续性发展的经济政策不相协调。有关工业固体废物的资源化利用已经日益成为科研工作者的研究热点。

烟气脱硫技术(FGD)是世界上应用最广泛的一种控制SO₂排放的技术。根据其脱硫剂及脱硫灰的形态，一股可分为湿法、干法和半干法脱硫。燃煤电站半干法烟气脱硫灰(以下简称为脱硫灰)的资源化利用技术是目前国内外研究的热点，研究表明脱硫灰的材料组成和性能因脱硫工艺、煤种的差异而变化较大，主要表现为硫和游离氧化钙的含量较高，这一特点给脱硫灰在无机非金属材料及其制品领域中应用带来了困难。目前，针对这类高硫高钙灰渣开展的综合利用研究较少，大量的脱硫灰仍然以露天堆放为主，不仅占用了紧张的土地资源，而且会对环境造成二次污染。对脱硫灰进行资源化利用技术研究，既是一个处于国际学术前沿的重点研究课题，也是我国现阶段处置燃煤电站烟气脱硫副产物所需要解决的关键问题之一。综合考虑脱硫灰的资源化利用关系到我国燃煤电站半干法烟气脱硫产业的发展，也关系到环境保护与国民经济相协调发展、以及节约土地、保护生态环境、资源再利用等一系列的重大问题。

而在建筑领域，传统的实心黏土砖在使用和废弃过程中需要消耗大量的能量和资源，其产品表现出制备工艺复杂、不可再生资源消耗量大、成本高、产品性能不突出等缺点，对生态环境所造成的影响甚至危害人类的生存。国家“十一五”环保规划中强调要大力发展新型建筑材料及制品，将建材工艺以调整结构、节能、节地、节水、减少污染为重点，同时强调新型建筑材料需要具有优异的使用性能，生产时少用或者不用天然资源，以使产品有益于生态环境改善和保护。

因此，将脱硫灰等废弃物作为再生资源制备成建筑材料符合国家二次资源综合利用的优惠政策，对节约资源、改善环境，实现经济可持续发展具有重要意义。本领域技术人员也一直在尝试用工业废弃物为原料取代实心粘土砖的试验，但至今为此所取得的效果并不理想。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于烟气脱硫副产物的免烧结砖及其制备方法。其以燃煤电站的烟气脱硫灰作为原料取代实心粘土，可不用或少用天然资源，减少脱硫灰的二次污染；且其制备工艺无需高温烧结处理，可大幅降低能源消耗，有益于生态环境的保护和改善。

为实现上述目的，本发明所研制的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖，以燃煤电站烟气脱硫处理产生的脱硫灰为主料，辅以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合搅拌均匀后，通过压制成型并经养护而得。其中，固体原料中各组份重量百分比为：脱硫灰30～35％、水泥10～15％、粉煤灰5～10％、石膏3～5％、砂40～50％，水的加入量占上述固体原料总重量的10～12％。

进一步地，上述脱硫灰是由循环流化床(CFB)或回流式循环流化床(RCFB)半干法烟气脱硫工艺所产生的脱硫副产物经过烘干、筛分而得的粉料，其含水率控制在1％以下，0.074mm方孔筛上筛余率控制在5％以下。

再进一步地，上述脱硫灰中钙、硫氧化物含量较高，硅、铝氧化物含量较低。通常情况下，钙的重量百分比(以氧化钙计)介于50～65％之间，硫的重量百分比(以三氧化硫计)介于25～30％之间，硅、铝的重量百分比(以氧化铝、二氧化硅计)合计不超过8％。

更进一步地，上述水泥为国标GB175-2007《通用硅酸盐水泥》中的32.5强度等级及以上的水泥；上述粉煤灰为国标GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的II级灰；上述石膏为国标GB5483-85《用于水泥中的石膏和硬石膏》中的一级二水石膏；上述砂为粒径控制在0.8mm以下的河砂。

上述基于烟气脱硫副产物的免烧结砖的制备方法，包括如下步骤：

1)原料选取：按固体原料中各组份重量百分比选取干燥的脱硫灰30～35％、水泥10～15％、粉煤灰5～10％、石膏3～5％、砂40～50％备用；

2)原料混合：将所选取的脱硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到搅拌机中强制搅拌干混1～3min，再逐渐加入占上述固体原料总重量10～12％的水，继续搅拌2～4min，得到混合料；

3)压制成型：采用半干法压制工艺，在成型压力范围20～25Mpa、成型时间1～3s的条件下，将所得混合料压制成砖坯；

4)后期养护：将压制成型的砖坯覆盖静置1～2天，防止日晒风吹失水，然后在20～30℃的条件下自然养护14～28天，养护完毕即可得到免烧结砖成品。

本发明的优点主要体现在如下几个方面：

其一，采用脱硫灰作为制砖原料，且脱硫灰利用率较高，其掺加量最高可达35％，既可解决脱硫灰利用困难而产生的二次污染和资源浪费等问题，又可解决取用粘土对土地资源的破坏以及脱硫灰大量堆放占用土地资源的缺憾。

其二，利用水泥、石膏激发效应，可将脱硫灰、粉煤灰和砂牢固地粘合为一体，无需使用粘土即可压制成型，且不需要高温烧结，不仅制作工艺十分简洁、生产成本极为低廉，而且可避免因烧结造成的高能耗、高污染现象，大幅节约能源、满足节能减排的需要。

其三，所制得的免烧结砖保形度高、色泽均匀、力学性能优良、耐久性高，经检测各项指标均符合国家相关标准，其中砖制品的强度等级≥MU10级，完全可以取代传统的实心粘土砖。

其四，所制得的免烧结砖符合绿色建筑材料环境友好、经济、多功能以及固体废弃物资源化利用的发展方向，是我国现行墙体建筑材料改革的方向，具有显著的经济及社会效益。

附图说明

附图为本发明基于烟气脱硫副产物的免烧结砖的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

一种免烧结砖，它以烟气脱硫灰为主料，辅以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合搅拌均匀后，通过压制成型并经养护而得。其中：脱硫灰选用循环流化床半干法烟气脱硫工艺所产生的脱硫副产物经过烘干、筛分而得的粉料，检测其含水率约为0.86％，0.074mm方孔筛上筛余率约为3.48％，脱硫灰中脱硫灰中氧化钙含量为55％、硫氧化物含量为28％，硅、铝氧化物含量合计为6％。水泥选用国标GB175-2007中32.5强度等级的水泥。粉煤灰选用国标GB/T1596-2005中的II级灰。石膏选用国标GB5483-85中的一级二水石膏。砂选用经过干燥、筛分处理的河砂，检测其含水率约为0.75％，粒径全部在0.8mm以下。上述固体原料中各组份重量百分比为：脱硫灰30％、水泥12％、粉煤灰8％、石膏5％、砂45％，水的加入量占上述固体原料总重量的12％。

上述免烧结砖的制备方法参见附图所示的工艺流程，其主要包括如下步骤：

1)原料选取：按固体原料中各组份重量百分比准备好干燥的脱硫灰30kg、水泥12kg、粉煤灰8kg、石膏5kg、砂45kg，以及需要加入的水12kg。

2)原料混合：将所选取的脱硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到搅拌机中强制搅拌干混2min，再逐渐加入12kg的水，继续搅拌3min，得到混合料。

3)压制成型：采用半干法压制工艺，在成型压力25Mpa、成型时间2s的条件下，将所得混合料压制成砖坯。

4)后期养护：将压制成型的砖坯覆盖静置1天，防止日晒风吹失水，然后在20～30℃的条件下自然养护14天，其中前7天每天向砖坯喷洒2次水，后7天每天向砖坯喷洒1次水，养护完毕即可得到免烧结砖成品。

对所得的免烧结砖成品进行检测，其各项检验指标均符合国家相关标准，砖制品强度等级为MU15级。

实施例2：

另一种免烧结砖，它以烟气脱硫灰为主料，辅以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合搅拌均匀后，通过压制成型并经养护而得。其中：脱硫灰选用回流式循环流化床半干法烟气脱硫工艺所产生的脱硫副产物经过烘干、筛分而得的粉料，检测其含水率约为0.64％，0.074mm方孔筛上筛余率约为4.76％，脱硫灰中脱硫灰中氧化钙含量为60％、硫氧化物含量为26％，硅、铝氧化物含量合计为5.8％。水泥选用国标GB175-2007中42.5强度等级的水泥。粉煤灰选用国标GB/T1596-2005中的II级灰。石膏选用国标GB5483-85中的一级二水石膏。砂选用经过干燥、筛分处理的河砂，检测其含水率约为0.92％，粒径全部在0.8mm以下。上述固体原料中各组份重量百分比为：脱硫灰35％、水泥14％、粉煤灰8％、石膏3％、砂40％，水的加入量占上述固体原料总重量的10％。

1)原料选取：按固体原料中各组份重量百分比准备好干燥的脱硫灰35kg、水泥14kg、粉煤灰8kg、石膏3kg、砂40kg，以及需要加入的水10kg。

2)原料混合：将所选取的脱硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到搅拌机中强制搅拌干混3min，再逐渐加入10kg的水，继续搅拌4min，得到混合料。

3)压制成型：采用半干法压制工艺，在成型压力25Mpa、成型时间3s的条件下，将所得混合料压制成砖坯。

4)后期养护：将压制成型的砖坯覆盖静置2天，防止日晒风吹失水，然后在20～30℃的条件下自然养护28天，每天向砖坯喷洒1次水，养护完毕即可得到免烧结砖成品。

对所得的免烧结砖成品进行检测，其各项检验指标均符合国家相关标准，砖制品强度等级为MU10级。

涉及本发明各原料的上下限取值、及其区间值均可实现本发明，在此不一一列举实施例；本发明各工艺参数的上下限取值、及其区间值均可实现本发明，在此亦不一一列举实施例。

Claims

1.一种基于烟气脱硫副产物的免烧结砖，其特征在于：它以燃煤电站烟气脱硫处理产生的脱硫灰为主料，辅以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合搅拌均匀后，通过压制成型并经养护而得；其中，固体原料中各组份重量百分比为：脱硫灰30～35％、水泥10～15％、粉煤灰5～10％、石膏3～5％、砂40～50％，水的加入量占上述固体原料总重量的10～12％。

2.根据权利要求1所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖，其特征在于：所说的脱硫灰是由循环流化床或回流式循环流化床半干法烟气脱硫工艺所产生的脱硫副产物经过烘干、筛分而得的粉料，其含水率控制在1％以下，0.074mm方孔筛上筛余率控制在5％以下。

3.根据权利要求2所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖，其特征在于：所说的脱硫灰中氧化钙的重量百分比为50～65％、三氧化硫的重量百分比为25～30％、氧化铝和二氧化硅的重量百分比合计不超过8％。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖，其特征在于：所说的水泥为国标GB175-2007中的32.5强度等级及以上的水泥；所说的粉煤灰为国标GB/T1596-2005中的II级灰；所说的石膏为国标GB5483-85中的一级二水石膏；所说的砂为粒径控制在0.8mm以下的河砂。

5.一种权利要求1所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖的制备方法，包括如下步骤：

3)压制成型：采用半干法压制工艺，在成型压力20～25Mpa、成型时间1～3s的条件下，将所得混合料压制成砖坯；

6.根据权利要求5所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖的制备方法，其特征在于：所说的脱硫灰的含水率控制在1％以下，0.074mm方孔筛上筛余率控制在5％以下。

7.根据权利要求6所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖的制备方法，其特征在于：所说的脱硫灰中氧化钙的重量百分比为50～65％、三氧化硫的重量百分比为25～30％、氧化铝和二氧化硅的重量百分比合计不超过8％。

8.根据权利要求5或6或7所述的基于烟气脱硫副产物的免烧结砖的制备方法，其特征在于：所说的砂的粒径控制在0.8mm以下，含水率控制在1％以下。