CN103332875B - 一种工业副产石膏基复合胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业副产石膏基复合胶凝材料及其制备方法，按重量份计，其组成和含量为：脱硫石膏30～50份，氟石膏30～55份，矿渣粉10～20份，碱性激发剂2～3份。本发明的优点是：（1）大掺量利用工业副产石膏，尤其同时利用脱硫石膏和氟石膏，是工业副产石膏资源化综合利用的有利途径；（2）反应过程中无二氧化碳排放，生产过程低能耗，是典型的低碳建材产品；（3）生产过程无需煅烧，生产工艺流程简单，故产品成本较低，具有市场竞争力；（4）兼具气硬性和水硬性的优点，既有韧性好、调节空气湿度等优点，且强度较高，产品性能优势显著。

Description

一种工业副产石膏基复合胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，尤指一种无机胶凝类建筑材料，具体指一种工业副产石膏基复合胶凝材料，以及这种复合胶凝材料的制备方法。

背景技术

根据我国高速发展的建筑业对石膏建材的需求，国家大力提倡对工业生产排出的副产石膏进行资源化利用，以拓宽石膏来源，促进石膏建材业的持续发展。2011年，工信部发布《工业副产石膏综合利用指导意见》，指出要以工业副产石膏大规模利用和高附加值利用为方向，提高资源综合利用水平和效率，促进工业副产石膏综合利用产业化发展。国家发改委在“十二五”《大宗废物利用实施方案》中，对工业副产石膏提出了“大力推进大掺量利用工业副产石膏技术产业化，推动工业副产石膏制备高强石膏及相关产品的研发和应用”的任务。“十二五”大宗工业固体废物综合利用发展目标中提出2015年工业副产石膏的综合利用率要由2010年的40%提高到65%。

脱硫石膏作为一种工业副产石膏，是燃煤电厂经烟气脱硫后的副产物。主要通过高温煅烧后应用于建材产品，存在能耗高、成本大的问题，导致国内大多电厂常常选择将其就地堆存，这不仅占用土地、污染环境而且也浪费资源。氟石膏作为另一种工业副产石膏，存在酸性强、水化慢、凝结时间长、早期强度低等问题，难以被直接利用；目前仅用作水泥调凝剂，其产品利用空间很小。

为此，如何在低能耗的基础上，将脱硫石膏与氟石膏进行资源化综合利用，研制出高附加值的建材产品，达到甚至超过普通石膏建材产品标准，是解决工业副产石膏资源化利用的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业副产石膏基复合胶凝材料，它采用工业副产石膏——脱硫石膏和氟石膏、高强度、低能耗的工业副产石膏基复合胶凝材料。

本发明的另一目的是提供这种复合胶凝材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种工业副产石膏基复合胶凝材料，按重量份计，其组成和含量为：脱硫石膏30～50份，氟石膏30～55份，矿渣粉10～20份，碱性激发剂2～3份。

所述的脱硫石膏主要成分为CaSO₄·2H₂O，纯度≥95%，吸附水含量为7%～10%；

所述的氟石膏主要成分为II型CaSO₄，纯度≥90%，吸附水含量为1%～3%；

所述的矿渣粉为钢铁厂粒化高炉水淬矿渣，经干燥粉磨工艺制得的细微粉末，比表面积大于410m²/kg，28d活性指数达到100%以上。高炉矿渣粉具有良好的化学活性、和易性、耐磨性和后期强度，有利于提高复合胶凝材料的强度。

所述的碱性激发剂是以氧化钙为主要成分的激发剂，要求其有效钙含量≥80%，其作用是吸水放热烘干脱硫石膏和氟石膏的吸附水、降低生产能耗，并激发氟石膏和矿渣活性。

一种制备上述工业副产石膏基复合胶凝材料的方法，其步骤为：

（1）按上述重量份称取原料：

（2）将脱硫石膏、氟石膏及碱性激发剂加入到混合容器中，利用碱性激发剂遇水消化过程中放出的热量烘干脱硫石膏及氟石膏的吸附水，以上混合物在混合容器中陈化1d；

（3）步骤（2）中的混合物与矿渣粉混合、磨细，细度控制为80μm标准筛筛余≤20%，即制得工业副产石膏基复合胶凝材料。

所述的混合容器应具有良好的保温性能及精确的温度显示功能，以实时监测反应过程中热量释放，控制脱硫石膏的脱水过程，温度最高可达到135～140℃。

本发明使用上述原材料制成的工业副产石膏基复合胶凝材料，大掺量利用了工业副产石膏，而且制备过程无需对脱硫石膏进行烘干和煅烧，无需对氟石膏进行烘干，既消纳了工业固体废弃物、减少资源浪费和能源消耗、降低生产成本，又减轻对环境的污染，达到节能减排、发展循环经济和低碳经济的目的。本发明采用的碱性激发剂可吸水放热，减少原材料的烘干能耗。碱性激发剂水化成Ca(OH)2，能激发氟石膏水化生成二水石膏，提供早期强度；与二水石膏共同作用，激发矿渣粉活性，增强复合胶凝材料的强度。

本发明与国内外现有同类产品相比，其创造性在于：

工业副产石膏基复合胶凝材料大规模利用了工业副产石膏，且突破了将氟石膏大量应用于石膏建材产品的技术瓶颈。产品生产过程中无需进行高温煅烧处理，大大降低生产能耗、节约材料成本。其碱性激发剂的精确使用使其抗压强度可达到同龄期脱硫建筑石膏强度的2倍以上。

本发明与国内外现有同类产品的不同功能在于：

工业副产石膏基复合胶凝材料强度比脱硫建筑石膏高，同时兼具气硬性和水硬性两方面优势，既有石膏韧性好、调节空气湿度等优点，又具有水硬性胶凝材料强度高的特点。

本发明的优点是：

（1）大掺量利用工业副产石膏，尤其同时利用脱硫石膏和氟石膏，是工业副产石膏资源化综合利用的有利途径；

（2）反应过程中无二氧化碳排放，生产过程低能耗，是典型的低碳建材产品；

（3）生产过程无需煅烧，生产工艺流程简单，故产品成本较低，具有市场竞争力；

（4）兼具气硬性和水硬性的优点，既有韧性好、调节空气湿度等优点，且强度较高，产品性能优势显著。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1-3的制备方法为：

（1）按重量份称取原料：

（2）将脱硫石膏、氟石膏及碱性激发剂加入到混合容器中，利用碱性激发剂遇水消化过程中放出的热量烘干脱硫石膏及氟石膏的吸附水，以上混合物在混合容器中陈化1d；

（3）将步骤（2）中的混合物与矿渣粉混合、磨细，细度控制为80μm标准筛筛余≤20%，即制得工业副产石膏基复合胶凝材料。

实施例1：

取以下重量份的物质：

脱硫石膏30公斤、氟石膏55公斤、矿渣15公斤、碱性激发剂2公斤，按工业副产石膏基复合胶凝材料制备步骤制备复合胶凝材料，加入22.1公斤水，混合搅拌均匀。

实施例2

取以下重量份的物质：

脱硫石膏40公斤、氟石膏50公斤、矿渣10公斤、碱性激发剂2公斤，按工业副产石膏基复合胶凝材料制备步骤制备复合胶凝材料，加入22.0公斤水，混合搅拌均匀。

实施例3

取以下重量份的物质：

脱硫石膏50公斤、氟石膏30公斤、矿渣20公斤、碱性激发剂3公斤，按工业副产石膏基复合胶凝材料制备步骤制备复合胶凝材料，加入22.3公斤水，混合搅拌均匀。

对比例1：

将本发明工业副产石膏基复合胶凝材料抗压强度与普通脱硫建筑石膏强度比较，说明该种复合胶凝材料强度高。

取以下重量份的物质：

脱硫建筑石膏100公斤，缓凝剂0.2kg，加入59公斤水，混合搅拌均匀。

本发明实施例1、实施例2、实施例3制得的工业副产石膏基复合胶凝材料与实施例4制得的普通脱硫建筑石膏相比，性能如下表所示：

从上表可以看出实施例1-3的工业副产石膏基复合胶凝材料的强度要远高于对比例1的普通脱硫建筑石膏，材料的基本力学性能良好。

上述实施例仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，凡在本发明的原则之内，所做的任何等同替代、修改和变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工业副产石膏基复合胶凝材料，其特征在于：按重量份计，其组成和含量为：脱硫石膏30～50份，氟石膏30～55份，矿渣粉10～20份，碱性激发剂2～3份。

2.根据权利要求1所述的一种工业副产石膏基复合胶凝材料，其特征在于：所述的脱硫石膏主要成分为CaSO₄·2H₂O，纯度≥95%，吸附水含量为7%～10%。

3.根据权利要求1所述的一种工业副产石膏基复合胶凝材料，其特征在于：所述的氟石膏主要成分为II型CaSO₄，纯度≥90%，吸附水含量为1%～3%。

4.根据权利要求1所述的一种工业副产石膏基复合胶凝材料，其特征在于：所述的矿渣粉为钢铁厂粒化高炉水淬矿渣，经干燥粉磨工艺制得的细微粉末，比表面积大于410m²/kg，28d活性指数达到100%以上。

5.根据权利要求1所述的一种工业副产石膏基复合胶凝材料，其特征在于：所述的碱性激发剂是以氧化钙为主要成分的激发剂，其有效钙含量≥80%。

6.一种制备权利要求1所述工业副产石膏基复合胶凝材料的方法，其特征在于：其步骤为：

（1）按配比称取原料：

（2）将脱硫石膏、氟石膏及碱性激发剂加入到混合容器中，利用碱性激发剂遇水消化过程中放出的热量烘干脱硫石膏及氟石膏的吸附水，以上混合物在混合容器中陈化1d；

（3）步骤（2）中的混合物与矿渣粉混合、磨细，细度控制为80μm标准筛筛余≤20%，即制得工业副产石膏基复合胶凝材料。