CN102515674B

CN102515674B - 利用半干法脱硫废渣常温养护制备免烧承重砖的方法

Info

Publication number: CN102515674B
Application number: CN 201110387545
Authority: CN
Inventors: 彭美勋; 蒋建宏
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN102515674A

Abstract

本发明属于环保工程与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常温养护制备免烧承重砖的方法。本发明是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，以适当的水灰比加水混匀成半干状，经轻压成型后脱模得到的砖坯，再常温养护7-28天得到免烧承重砖，能分别满足MU10与MU20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渣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。

Description

利用半干法脱硫废渣常温养护制备免烧承重砖的方法

技术领域

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常温养护制备免烧承重砖的方法。

背景技术

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大量被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。

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，因此，对半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。

发明CN101352893B以半干法脱硫石膏和高炉水渣为主要原料生产干混砂浆。该发明按重量百分比将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

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常温养护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和耐水性。

本发明方法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，比表面积为2-10m²/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I_Ra≤1.0B_q/Kg、I_γ≤1.0B_q/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；

(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；

(c)硫铝酸盐熟料粉，该熟料粉是由石灰石、高铝粘土及石膏的混合粉体在高温下煅烧所得熟料磨粉，其矿物相以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主，粉体细度为80um筛余少于总质量的10％；

(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；

(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；

(f)集料即中细砂，为分级到符合GB/T1468-2001规定的中砂与细砂要求的各种惰性砂或石粉；

(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：40-80wt％的脱硫渣、14-50wt％的矿渣粉、2-8wt％的熟料粉、2-6wt％的石灰粉、2-8wt％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，水灰比即水与胶凝剂的质量比为0.30-0.45，砂灰比即集料与胶凝剂的质量比为1.0-4.0；较低的水灰比对应于较高的成型压力，砂灰比则不宜过低，否则在传送物料和成型时可能粘连设备，但过高的砂灰比则使所制免烧砖强度过低和比重过大；

(4)将步骤(3)所得的混合物充模，然后压制成型、脱模，将脱模后的砖坯在常温下保湿养护即得免烧承重砖。

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1-3.5Mpa；控制成型压力不能过大，尽量采用能成型并即时脱模的最低压力，振压成型时通用的振压成型砖机即能满足成型要求。

所述脱模后的砖坯在20-28℃的常温下保湿养护7-28天可出厂。更高的养护温度有利于缩短养护时间，但过低的养护温度会使养护时间生长甚至无法达到预定的强度。

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压力成型后可直接脱模，通过常温保湿自然养护即可，投资小制备成本低；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

下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。

首先，按照各原料的质量百分含量分别是40-80wt％的脱硫渣、14-50wt％的矿渣粉、2-8wt％的熟料粉、2-6wt％的石灰粉、2-8wt％的粉煤灰的比例混合配制成胶凝剂。其中，脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉末，分散性和流动性好，满足如下条件：平均粒径为4-10um，比表面积为2-10m²/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I_Ra≤1.0B_q/Kg、I_γ≤1.0B_q/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；矿渣粉是S95粒化高炉矿渣粉；石灰粉是80um筛余少于总质量的10％的生石灰粉；粉煤灰是II级F类粉煤灰；硫铝酸盐水泥熟料是由石灰石、高铝粘土及石膏的混合粉体在高温下煅烧所得熟料磨粉，其矿物相以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主，粉体细度为80um筛余少于总质量的10％。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，其中，集料为中砂粒级的河砂，水灰比即水与胶凝剂的质量比在0.30-0.45的范围内，砂灰比即集料与胶凝剂的质量比在1.0-4.0的范围内。试块采用静压成型，所用试模为受压横截面积为70.7×70.7mm的钢模，用压力机以不同的成型压强施压，加压方法为逐渐加大至最大预定压力并维持该压力1min后撤压脱模。表1列出了8个实例所用原料的配比，表2列出各实例对应的成型压强及试块不同龄期的抗压强度及原料成本。脱模后常温(20-28℃)室内覆膜静置，对试块定时洒水保湿养护28天。由表2可知，常温养护的试块早期(3天)强度较高，各试块的3天强度即可满足搬运的要求，且多数超过28天强度的一半。28天抗压强度为13.1-24.4MPa，能分别满足GB5101-2003中MU10和MU20型号承重砖相应的强度要求。各配方试块泡水1天的软化系数为0.9-1.1，在水中长期(半年)浸泡无软化和质量损失现象，应可用于清水外墙砖。各实例的原料成本均低于100元/T，最低成本(实例1)不到60元/T，说明用脱硫渣常温养护制备免烧承重砖在经济上也是可行的。

表1：

表2：

Claims

1.一种利用半干法脱硫废渣常温养护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4-10微米，比表面积为2-10m²/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）硫铝酸盐熟料粉，该熟料粉是由石灰石、高铝粘土及石膏的混合粉体在高温下煅烧所得熟料磨粉，其矿物相以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主，粉体细度为80微米筛余少于总质量的10%；

（d）生石灰，为符合JCT479-92的粉磨到80微米筛余少于总质量的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/T1468-2001规定的中砂与细砂要求的各种惰性砂和/或石粉；

（2）将步骤（1）中的原料脱硫渣、矿渣粉、熟料粉、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：40-80wt%的脱硫渣、14-50wt%的矿渣粉、2-8wt%的熟料粉、2-6wt%的石灰粉、2-8wt%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，水灰比即水与胶凝剂的质量比为0.30-0.45，砂灰比即集料与胶凝剂的质量比为1.0-4.0；

（4）将步骤（3）所得的混合物充模，然后压制成型、脱模，将脱模后的砖坯在常温下保湿养护即得免烧承重砖。

2.根据权利要求1所述的利用半干法脱硫废渣常温养护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为1-3.5MPa。