CN105541150A - 一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料 - Google Patents
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Abstract
一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料。本发明利用氧化、催化助剂和机械粉磨对电厂半干法脱硫灰机械安定性改性，解决半干法脱硫灰在建材应用中存在的安定性问题。利用脱硫灰得到的建材掺合料活性高，可广泛应用于建筑用砖、砌块、砂浆等方面，实现半干法脱硫灰的安全、高效的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，该活性掺合料安定性好、活性高，可用于生产建筑用砖、墙体板材、砂浆、水泥等建材制品，降低生产成本。
背景技术
我国是煤炭消费大国，随着经济的快速发展，煤炭能源的消耗量不断增长，2010年煤炭消费量约为32.35亿吨，在我国能源消费结构中占到68%。一些地区的工业用煤炭中含有较大硫分，煤炭燃烧时导致大量的SO2排放。我国SO2总排放量已连续多年超过2000万吨，已造成我国大面积空气污染和酸雨危害。目前，我国国土的酸雨区面积已经占到总国土面积的30%，已成为世界第三大酸雨区。每年因酸雨造成各种损失超过1000亿元，对生态环境造成极大的威胁，成为社会经济发展的制约因素。在大气的SO2治理方面，我国环保部门规定：2000年后投入运行及在建的装机容量为1万MW以上的燃煤电厂均应配套脱硫设备。国家“十二五”规划规定，到2015年全国SO2排放量比2010年（2185万吨）再降10%，这势必会继续推动我国烟气脱硫技术的快速发展。
国内一些环保资金投入不足和预留空间有限的燃煤企业采用了半干法的脱硫工艺进行烟气脱硫，由此产生了大量的半干法烟气脱硫灰。这种脱硫灰成分极其复杂，差异很大，绝大多数以堆放和抛弃处置，对环境存在很大威胁；其中含有的亚硫酸钙和游离氧化钙会使该种脱硫灰在体积安定性问题，用于建材生产时会导致建材制品开裂。因此，半干法烟气脱硫灰的资源化利用技术的研究成为当前亟待解决的问题。
本发明利用粉磨和助剂改性相结合的方法，解决半干法脱硫灰中的亚硫酸钙和游离氧化钙的安定性问题，将半干法脱硫灰制成活性掺合料，可用于水泥、标砖、加气块、砂浆等建材产品的生产，实现半干法脱硫灰的安全、高效的资源化利用。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料。本发明主要是通过添加氧化、催化等助剂和在立磨中粉磨相结合的方法，使脱硫灰中的亚硫酸钙转化成硫酸钙，使脱硫灰中的游离氧化钙转化成氢氧化钙，消除这两种成分给脱硫灰带来的安定性不良的问题，使其得到安全利用。
本发明所采用的技术方案为：一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，由以下重量分数比的物料组成：矿渣50份、半干法脱硫灰30～70份、过碳酸钠0.05～0.15份、氧化锌0.04～0.1份、氧化铜0.05～0.1份；所述物料计量后送入立磨中进行粉磨，制成活性掺合料；所述物料组成比例均为干物料；物料入磨时含水率为6～9%为宜。
所述活性掺合料比表面积420～450m2/kg时最优，其活性较高、成本适中。
为了配料精确，使物料分布均匀，所述过碳酸钠、氧化锌、氧化铜等助剂最好先均匀分散于部分矿渣或脱硫灰载体上，再进行配料。
所述的半干法脱硫灰为电厂烟气经半干法脱硫装置脱硫得到的脱硫灰，其亚硫酸钙含量为2～15%，游离氧化钙含量为2～7%。
所述的矿渣为炼铁工序中经水淬得到的颗粒状矿渣。
所述的过碳酸钠为工业级粉末，有效含量90%以上。
所述的氧化锌为工业级粉末，有效含量90%以上。
所述的氧化铜为工业级粉末，有效含量90%以上。
本发明的有益效果为：半干法脱硫灰中的亚硫酸钙不稳定，在有氧存在的情况下会缓慢氧化成硫酸钙，半干法脱硫灰中的游离氧化钙会水化生成氢氧化钙；上述两个反应过程均存在体积膨胀，这是半干法脱硫灰存在安定性问题导致建材制品开裂的主要原因。本发明在脱硫灰中加入氧化、催化助剂，并在立磨中进行粉磨改善其安定性，将其制成安定性合格的活性掺合料。粉磨时，磨内温度会达到230℃左右，物料在磨内停留5min左右。脱硫灰中的亚硫酸钙和游离氧化钙在助剂、温度（利用磨机工作时的热能）和水（高温时为气态）的共同作用下分别转化成硫酸钙和氢氧化钙，使脱硫灰的两个体积膨胀的反应过程在磨机内完成，即在较短的时间内解决脱硫灰的安定性问题。本发明利用机械粉磨、化学助剂和磨机工作产生的热能对半干法脱硫灰进行复合改性，能源利用率高，制得的活性掺合料安定性良好，可应用于建筑用砖、蒸压加气混凝土砌块、砂浆、水泥等建材产品的生产，实现半干法脱硫灰的安全、高效的资源化利用。
具体实施方式
选用市售42.5#硅酸盐水泥进行水泥胶砂抗压强度比试验和安定性试验，该硅酸盐水泥的28天抗压强度为46.3MPa，安定性合格（试饼法）。
实施例一
将50份矿渣、30份半干法脱硫灰（亚硫酸钙含量14.7%、游离氧化钙含量4.8%）、0.05份过碳酸钠、0.1份氧化锌、0.05份氧化铜计量后送入立磨中进行粉磨，立磨机内温度232℃，得到比表面积为434m2/kg的活性掺合料。该掺合料按照GB/T12957-2005进行水泥胶砂28天抗压强度比试验，K28=0.92；按照GB/T1346-2011进行安定性试验，该掺合料掺加50%时，安定性合格（试饼法）。
实施例二
将50份矿渣、50份半干法脱硫灰（亚硫酸钙含量8.1%、游离氧化钙含量2.3%）、0.11份过碳酸钠、0.07份氧化锌、0.08份氧化铜计量后送入立磨中进行粉磨，立磨机内温度230℃，得到比表面积为442m2/kg的活性掺合料。该掺合料按照GB/T12957-2005进行水泥胶砂28天抗压强度比试验，K28=0.87；按照GB/T1346-2011进行安定性试验，该掺合料掺加50%时，安定性合格（试饼法）。
实施例三
将50份矿渣、70份半干法脱硫灰（亚硫酸钙含量2.2%、游离氧化钙含量6.7%）、0.15份过碳酸钠、0.04份氧化锌、0.1份氧化铜计量后送入立磨中进行粉磨，立磨机内温度233℃，得到比表面积为426m2/kg的活性掺合料。该掺合料按照GB/T12957-2005进行水泥胶砂28天抗压强度比试验，K28=0.81；按照GB/T1346-2011进行安定性试验，该掺合料掺加40%时，安定性合格（试饼法）。
实施例四
利用由实施例三得到的活性掺合料制蒸压砖。蒸压砖配比为：活性掺合料47%、粉煤灰23%、碎石20%、水泥7%、脱硫石膏3%；在180℃恒温蒸压6小时制得的蒸压砖外观完整、未有开裂，抗压强度17.8MPa、抗折强度3.8MPa，达到MU15强度等级。
对比试验
与实施例一对比：对比样一的活性掺合料（未掺加过碳酸钠、氧化锌、氧化铜，其它试验条件相同）掺加50%时按照GB/T1346-2011进行安定性试验，安定性不合格。
与实施例二对比：对比样二的活性掺合料（未掺加过碳酸钠、氧化锌、氧化铜，其它试验条件相同）掺加50%时按照GB/T1346-2011进行安定性试验，安定性不合格。
与实施例三对比：对比样三的活性掺合料（未掺加过碳酸钠、氧化锌、氧化铜，其它试验条件相同）掺加40%时按照GB/T1346-2011进行安定性试验，安定性不合格。
与实施例四对比：利用对比样三的活性掺合料（未掺加过碳酸钠、氧化锌、氧化铜，其它试验条件相同）按照实施例四的工艺制得的蒸压砖经蒸压养护后，砖体开裂。
Claims (7)
1.一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：由以下重量分数比的物料组成：矿渣50份、半干法脱硫灰30～70份、过碳酸钠0.05～0.15份、氧化锌0.04～0.1份、氧化铜0.05～0.1份；所述物料计量后经立磨粉磨制成粉状的活性掺合料。
2.根据权利要求1所述的一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：所述活性掺合料的最优比表面积为420～450m2/kg。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：所述的半干法脱硫灰为电厂烟气经半干法脱硫装置脱硫得到的脱硫灰，其亚硫酸钙含量为2～15%，游离氧化钙含量为2～7%。
4.根据权利要求3所述的一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：所述的矿渣为炼铁工序中经水淬得到的颗粒状矿渣。
5.根据权利要求4所述的一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：所述的过碳酸钠为工业级粉末，有效含量90%以上。
6.根据权利要求5所述的一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：所述的氧化锌为工业级粉末，有效含量90%以上。
7.根据权利要求6所述的一种利用半干法脱硫灰制成的活性掺合料，其特征在于：所述的氧化铜为工业级粉末，有效含量90%以上。
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