CN102584062A

CN102584062A - 烧结干法脱硫灰改性矿粉及其制备方法

Info

Publication number: CN102584062A
Application number: CN201210068275XA
Authority: CN
Inventors: 顾文飞; 陈健; 徐兵; 康明; 刘剑平; 唐欧靖; 陈忠平; 周维
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Shanghai Baotian New Building Materials Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Shanghai Baotian New Building Materials Co Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种烧结干法脱硫灰改性矿粉及其制备方法，所述烧结干法脱硫灰改性矿粉，7天活性指数大于80％，28天活性指数大于100％，比表面积≥400m²/kg，三氧化硫含量≤4.0％，氯离子含量≤0.06％，烧失量≤3.0％，流动度比≥100％，其原料及其组成为：高炉矿渣粉95wt％-99wt％，烧结干法脱硫灰1wt％-5wt％；本发明的改性矿粉较普通矿粉7天和28天活性指数有较大提高；比表面积要求低，可有效降低矿渣粉磨能耗；用于预拌混凝土中时在抗碳化、抗冻性、抗氯离子渗透等耐久性指标方面更优，能有效改善混凝土工作性能，并提高硬化混凝土早期抗收缩裂缝性能。

Description

烧结干法脱硫灰改性矿粉及其制备方法

技术领域

本发明属于新材料、环保节能技术领域，具体涉及一种烧结干法脱硫灰改性矿粉及其制备方法，为钢铁企业烧结干法脱硫灰等固体废弃物的资源化利用提供了一条有效途径。

背景技术

国外烧结脱硫技术起步较早，脱硫技术已经非常成熟。日本上个世纪70年代就开始进行烧结烟气的治理，是世界上最早进行烧结烟气治理的国家。在20世纪70年代日本烧结脱硫工艺以石灰石—石膏法，氨—硫胺法等湿法工艺为代表，80年代以活性炭和氧化镁法等干法工艺为代表。目前，部分企业的湿法烟气脱硫已改造成半干法脱硫，或采用了多种脱硫技术的组合。

奥地利钢铁联合公司采用西门子-奥钢联开发的MEROS工艺，处理烟气量约90万m³/h，脱硫率大于90％。

卢森堡的阿赛洛公司的Solac工厂的烧结机，采用Alstom的NID工艺。该系统由3套并联的NID脱硫除尘装置组成，脱硫效率60％左右。该工艺特点为吸收剂、再循环物料和水在反应器外混合后注入到烟道反应器内进行脱硫。

中国钢铁行业是仅次于电力行业的第二大二氧化硫排污行业，而烧结工序中产生的二氧化硫又占到钢铁行业二氧化硫排放总量的90％。近年来，我国在大力推进钢铁企业烧结烟气脱硫。

国内采用烧结烟气循环流化床干法脱硫工艺的代表是宝钢股份，由龙净环保承揽的2套LJS型烧结烟气循环流化床干法脱硫装置已在宝钢梅钢分公司和宝钢本部炼铁厂顺利投运，脱硫效率达到90％以上，第3套套LJS型烧结烟气循环流化床干法脱硫装置也将于2011年底投运。石家庄钢铁公司对3号烧结机和4号烧结机采用了密相干塔法进行脱硫。太钢的450m²和600m²两台烧结机上应用活性炭吸附法脱硫脱销工艺，每年将可减排二氧化硫1.24万吨。武汉钢铁公司和鞍山钢铁公司采用NID法进行烧结干法脱硫。

根据《国家环境保护“十二五”规划要求和《钢铁行业烧结烟气脱硫专项规划》，到“十二五”末我国烧结烟气将全部实现脱硫，随之产生的大量烧结脱硫副产物，特别是干法脱硫产生的脱硫灰副产物含有大量的亚硫酸钙，由于缺乏利用技术面临着处置利用的难题。

在欧美国家，已经开展多年的干法脱硫副产物的综合利用研究，很多技术已经得到产业化应用，主要用于矿井回填、土地复垦、道路路基建设等方面。如美国俄亥俄州已经利用干法脱硫副产物为路基材料，建设了多条不同等级的高速公路。

在国内烧结干法脱硫灰的利用研究工作则还刚起步，烧结干法脱硫灰基本上采取填埋或堆置方式处理。

为了避免在解决大气污染的同时由于脱硫副产物得不到有效处置利用而引发新的二次污染，迫切需要研究开发烧结干法脱硫灰的利用技术途径。

本发明通过对烧结干法脱硫灰的分析，发现烧结干法脱硫灰含有25％-65％的CaSO₃、30％-45％的CaCO₃，细度比表达到400m²/kg以上，具有硫酸盐矿物激发作用。在胶砂对比试验微观分析中发现，在合适的掺量下，相比水泥-S95矿粉胶砂，水泥-烧结干法脱硫灰改性矿粉水化早期的CSH含量迅速增加，同时出现了独特的片状水化亚硫铝酸钙产物，与针状钙矾石交织交错，其中夹杂着六方型水化硅酸钙，随着龄期增长，交织更加致密。在水化机理上，烧结干法脱硫灰具有明显的早强促进作用。

发明内容

针对上述现有技术中提及的问题，本发明提出一种旨在充分利用烧结干法脱硫灰来改善矿粉性能，提高矿粉活性的改性矿粉，并提出一种制备该矿粉的方法，以制备出满足GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》的S95级矿粉以上的混凝土掺合料。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

烧结干法脱硫灰改性矿粉，7天活性指数大于80％，28天活性指数大于100％，比表面积≥400m²/kg，三氧化硫含量≤4.0％，氯离子含量≤0.06％，烧失量≤3.0％，流动度比≥100％，其原料及其组成为：高炉矿渣粉95wt％-99wt％，烧结干法脱硫灰1wt％-5wt％。

本发明所述烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法为：

将高炉矿渣和烧结脱硫灰按照设定比例混合后按照制备矿渣微粉的工艺粉磨、选粉，制得烧结干法脱硫灰改性矿粉；

或，将高炉矿渣粉和烧结脱硫灰按照设定比例混合均匀，制得烧结干法脱硫灰改性矿粉。

所述高炉矿渣指标符合GB/T 203-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》要求，并且其质量系数≥1.7，水分≤1.0％；

所述烧结干法脱硫灰为烧结烟气干法脱硫工艺产生的含硫酸盐物质的脱硫副产物，其含水量不大于1％，比表面积不小于400m²/kg；

所述高炉矿渣粉其密度不小于2.8g/cm³，其比表面积不小于400m²/kg，7d活性指数不小于73％，28d活性指数不小于95％；其他指标符合GB/T18046-2008。

上述技术方案的采用使得本发明与现有技术相比具有如下优势：7天和28天活性指数较未改性矿粉有较大提高；改性矿粉的比表面积较未改性矿粉降低，可有效降低矿渣粉磨能耗，有利于实现低碳经济；用于预拌混凝土中时较普通矿粉混凝土相比在抗碳化、抗冻性、抗氯离子渗透等耐久性指标方面更优，能有效改善混凝土工作性能，并提高硬化混凝土早期抗收缩裂缝性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，以下实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

本发明所采用的原材料：高炉矿渣(其质量系数≥1.7，烘干后水分≤1.0％，其余指标符合GB/T 203-2008)、矿渣微粉、烧结干法脱硫灰(其含水量不大于1％，比表面积不小于400m²/kg)。

实施例1：

矿渣微粉99wt％，7d活性指数78％，28d活性指数105％，密度2.90g/cm³、比表面积420m²/kg；

烧结干法脱硫灰1wt％。

将以上二种物料经机械搅拌混合均匀后制成烧结干法脱硫灰改性矿粉样品。参照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，检验烧结干法脱硫灰改性矿粉试样各方面性能。基准水泥采用海螺牌42.5级硅酸盐水泥，测试结果见表1。

实施例2：

高炉矿渣98wt％；

烧结干法脱硫灰2wt％。

烧结干法脱硫灰入配料仓，通过称量皮带按配比与高炉矿渣一起入磨，经过粉磨、选粉等工艺加工成改性矿粉。对改性矿粉出库样进行取样，参照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，检验试样各方面性能。基准水泥采用海螺牌42.5级硅酸盐水泥，测试结果见表1。

实施例3：

矿渣微粉97wt％，7d活性指数78％，28d活性指数105％，密度2.90g/cm³、比表面积420m²/kg；

烧结脱硫灰3wt％。

烧结干法脱硫灰入配料仓，通过称量皮带按配比与高炉矿渣入磨，经过粉磨、选粉等工艺加工成改性矿粉。对烧结干法脱硫灰改性矿粉出库样进行取样，参照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，检验试样各方面性能。基准水泥采用海螺牌42.5级硅酸盐水泥，测试结果见表1。

实施例4：

矿渣微粉95wt％，7d活性指数78％，28d活性指数105％，密度2.90g/cm³、比表面积420m²/kg；

烧结脱硫灰5wt％。

将以上二种物料经机械搅拌混合均匀后制成烧结干法脱硫灰改性矿粉试样。参照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，检验试样各方面性能。基准水泥采用海螺牌42.5级硅酸盐水泥，测试结果见表1。

注：对比样1组成为：

S95级矿渣微粉100wt％，密度2.90g/cm³、比表面积420m²/kg；

表1烧结干法脱硫灰改性矿粉性能试验结果

由表1可以看出本发明的烧结干法脱硫灰改性矿粉用于混凝土中其各项性能指标均优于S95级矿粉。为保证矿粉产品达到S95级质量，其比表面积一般控制在420m²/kg左右，如果采用本发明的烧结干法脱硫灰改性矿粉，可适当降低矿粉的比表面积，从而有效降低矿渣粉磨能耗，有利于实现低碳经济。

实施例1-4与对比样活性指数比见表2：

表2烧结干法脱硫灰改性矿粉与对比样活性指数比

活性指数比	对比样(1％)	实施例(1％)	实施例2(％)	实施例3(％)	实施例4(％)
						7d	100	105	110	115	115
28d	100	106	108	110	111

由表2可以看出，本发明的烧结干法脱硫灰改性矿粉7天和28天活性指数均高于未改性矿粉5％～10％。

实施例5：

矿渣微粉99wt％，7d活性指数73％，28d活性指数95％，密度2.90g/cm³、比表面积410m²/kg；

烧结干法脱硫灰1wt％。

将以上二种物料经机械搅拌混合均匀后制成烧结干法脱硫灰改性矿粉样品。参照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，检验烧结干法脱硫灰改性矿粉试样各方面性能。基准水泥采用海螺牌42.5级硅酸盐水泥，测试结果见表3。

实施例6：

矿渣微粉95wt％，7d活性指数73％，28d活性指数95％，密度2.90g/cm³、比表面积410m²/kg；

烧结脱硫灰5wt％。

将以上二种物料经机械搅拌混合均匀后制成烧结干法脱硫灰改性矿粉试样。参照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，检验试样各方面性能。基准水泥采用海螺牌42.5级硅酸盐水泥，测试结果见表3。

注：对比样2组成为：

矿渣微粉100wt％，密度2.90g/cm³、比表面积410m²/kg，7d活性指数73％，28d活性指数95％。

表3烧结干法脱硫灰改性矿粉性能试验结果

本发明在产品性能提高的同时，能充分利用烧结干法脱硫灰，变废为宝，使之成为一种高附加值资源，也将为我国钢铁行业的节能减排和实现低碳经济生产做出贡献。

Claims

1.烧结干法脱硫灰改性矿粉，其特征在于，7天活性指数大于80％，28天活性指数大于100％，比表面积≥400m²/kg，三氧化硫含量≤4.0％，氯离子含量≤0.06％，烧失量≤3.0％，流动度比≥100％，其原料及其组成为：高炉矿渣粉95wt％-99wt％，烧结干法脱硫灰1wt％-5wt％。

2.根据权利要求1所述的烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法，其特征在于，将高炉矿渣和烧结脱硫灰按照设定比例混合后按照制备矿渣微粉的工艺粉磨、选粉，制得烧结干法脱硫灰改性矿粉。

3.根据权利要求2所述的烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法，其特征在于，所述高炉矿渣指标符合GB/T 203-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》要求，并且其质量系数≥1.7，水分≤1.0％。

4.根据权利要求2所述的烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法，其特征在于，所述烧结干法脱硫灰为烧结烟气干法脱硫工艺产生的含硫酸盐物质的脱硫副产物，其含水量不大于1％，比表面积不小于400m²/kg。

5.根据权利要求1所述的烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法，其特征在于，将高炉矿渣粉和烧结脱硫灰按照设定比例混合均匀，制得烧结干法脱硫灰改性矿粉。

6.根据权利要求5所述的烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法，其特征在于，所述烧结干法脱硫灰为烧结烟气干法脱硫工艺产生的含硫酸盐物质的脱硫副产物，其含水量不大于1％，比表面积不小于400m²/kg。

7.根据权利要求5所述的烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法，其特征在于，所述高炉矿渣粉其密度不小于2.8g/cm³，其比表面积不小于400m²/kg，7d活性指数不小于73％，28d活性指数不小于95％；其它指标符合GB/T18046-2008。