CN110981242A - 一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法 - Google Patents

一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法 Download PDF

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Abstract

本专利公开了一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，将硫钙渣、钙源、活化剂、硅铝源加入烘干打散机得到干料，将干料加入逆流干燥器脱水后进入流化床冷却得到无水石膏，在无水石膏中加入表面活性剂、有机物、增强剂、微粉混合均匀得到高强无水石膏。本方法生产成本低，效率高，实现资源高质循环利用。

Description

一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法
技术领域
本发明涉及工业废渣的资源化利用领域，具体涉及硫钙渣的应用，该高强无水石膏可以用于建材领域。
背景技术
硫钙渣主要为工业副产石膏、脱硫灰中的一种，高强无水石膏产品中的石膏为Ⅱ型无水石膏。
石膏是硫酸盐矿物，其化学分子式为CaSO4·xH2O。石膏分为天然石膏和工业副产石膏。目前，工业副产石膏原料主要为磷石膏、脱硫石膏、钛石膏，还有少量氟石膏、柠檬酸石膏、盐石膏等。
脱硫灰，主要含亚硫酸钙，利用消石灰在高湿度吸收塔与烟气中二氧化硫反应脱硫得到的灰渣，亚硫酸钙在高温氧化得到无水石膏[姚璐，刘清才，方诗惠，等. 半干法烧结烟气脱硫灰的氧化改性[J]. 环境工程学报，2016，10（6）：3147-3151]。
磷石膏是湿法磷酸工业的副产物，每生产1吨磷肥（以P2O5计算）约产生4.5～5.0吨磷石膏。据统计，2014年我国磷石膏排放量达8000万吨，而历年来磷石膏的堆放量，累计超过3亿吨。在全国范围，2015年我国磷石膏的综合利用率仅为30%。剩余的石膏，就近堆放，企业每年为此花费大量的经费用于建设渣场及其运行管理。磷石膏含未分解磷矿、游离磷酸、氟化物等杂质，大量堆放会带来环境问题，污染土壤、大气和水体。如何对其进行合理地处置和处理是其面临的重要问题。
脱硫石膏是火力发电厂石灰石-石灰湿法烟气脱硫产生的副产品，该副产品主要为二水石膏；我国禁止脱硫石膏向江湖、河海排放。采用堆存的方式处理脱硫石膏，占用土地、影响环境、占用资金、浪费资源，影响电厂的经济和环境效应[王小飞，刘伦，马鹏军，等.火电厂脱硫石膏及其综合利用[J]. 神华科技，2009，7（6）：42-45]。
钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时, 为治理酸性废水, 加入石灰石和氧化钙中和酸性废水而产生的废渣, 其主要成分为二水石膏和氢氧化铁，为保证铁沉淀彻底，氧化钙加入微过量，钛石膏显弱碱性。钛石膏的排放不仅占用大量土地，又污染环境。由于受到雨水的冲洗，堆砌场上的钛石膏会发生流失，同时，钛石膏经过雨水的冲刷和浸泡，可溶性有害物质溶于水中，经水在环境中的流动和循环，会严重污染地表水以及地下水；另一方面，钛石膏堆积经日晒风吹后，少部分会以粉末状飘散于大气中，以及沉降到可能接触到的外物表面，既污染环境又威胁健康[李国忠，赵帅，于洋.钛石膏在建筑材料领域的应用研究[J]. 砖瓦，2008，（3）：58-60]。
高温煅烧有利于对工业副产石膏中杂质进行稳定化，改变石膏的晶体结构，有利于得到高强的石膏制品。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，同已有技术方案相比，本方法能节约生产成本，提高效率，实现资源循环利用。能显著提硫钙渣产品质量，具有显著的经济效益和社会效益。
一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，包括以下步骤：
将硫钙渣、钙源、活化剂、硅铝源加入烘干打散机得到干料，将干料加入逆流干燥器脱水后进入流化床冷却得到无水石膏，在无水石膏中加入表面活性剂、有机物、增强剂、微粉混合均匀得到高强无水石膏。
所述的钙源为大理石粉、白垩粉、电石渣中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
所述的活化剂为芒硝、硫化钠渣、苦卤中的一种，加入量为硫钙渣质量的0.1-2.0%。
所述的硅铝源为煤矸石、高岭土、蒙脱石中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
所述的表面活性剂为聚羧酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸钙中的一种，加入量为硫钙渣质量的0.1-2.0%。
所述的有机物为聚乙烯醇、苯丙乳液、甲基硅醇钠中的一种，加入量为硫钙渣质量的0.1-2.0%。
所述的增强剂为碳化硅晶须、硅酸钙晶须、玄武岩纤维中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
所述的微粉为硅微粉、矿渣微粉、粉煤灰微粉中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
钙源为大理石粉、白垩粉、电石渣中的一种，细度均小于80μm，大理石粉为加工大理石时产生的细粉，白垩是一种微细的碳酸钙的沉积物，白垩粉为白垩磨细生产的微粉。这些物质均含钙，能与打散机中的烟气反应生产亚硫酸钙，实现烟气脱硫。脱硫时没反应完的钙源进入逆流干燥器中反应生成氧化钙，促进产品水化硅酸钙、水化铝酸钙、硫化硫铝酸钙等水化产物的形成。
活化剂为芒硝、硫化钠渣、苦卤中的一种，细度均小于80μm，硫化钠渣为芒硝碳还原生产硫化钠时产生的黑渣，苦卤为海水晒干得到的盐。活化剂均含有钠，可以激发无水石膏和硅铝源的早期强度，最后钠被硅铝源生成的沸石稳定在产品中，避免钠迁移，造成产品应用后的石膏制品表面起霜。活化剂为天然矿物或废渣，对其进行利用具有成本低，资源循环利用的特点。
硅铝源为煤矸石、高岭土、蒙脱石中的一种，均经过粉磨，细度均小于80μm，这些物质煅烧后具有水化反应活性，在产品中与氧化钙反应生产水化硅酸钙、水化铝酸钙、硫化硫铝酸钙等水化产物，提高石膏产品的耐水性能。煤矸石为废渣，对其利用可以实现资源循环，其含的碳燃烧还可以提供少量的热量。
烘干打散机主要部件为锤式破碎机，具有耐高温的功能，逆流干燥器排出的烟气与物料从打散机入口进入，打散机对物料进行烘干、打散和混合，进入烘干打散机的物料水分可为10-40%。物料通过打散机后随烟气进入选粉机，粗颗粒返回打散机入口，细颗粒通过布袋收尘器与烟气分离，细颗粒的含水率均小于5%，细颗粒进入逆流干燥器顶部的加料口。布袋收尘器具有除尘、脱硝、脱二噁英的协同作用，一步实现烟气达标排放。布袋的纤维为垃圾飞灰或提钛尾渣与提钒尾渣制备的纤维，具有脱硝和脱二噁英的功能；当燃料为废有机物时，烟气中含二噁英。
逆流干燥器，根据立筒预热器的原理设计，为克鲁伯型-捷克型或ZAB型-捷克型中的一种，分别具有两种预热器的特点，有利于提高热交换效率，避免冲流化床的事故发生，两种预热器结构为捷克型位于预热器下部，克鲁伯型或ZAB型位于捷克型垂直上方[杨德骧.几种不同立筒预热器的工作原理[J]. 水泥，1981，（1）：1-7]。物料从预热器顶部加入，从底部排出，烟气运动方向相反，宏观上实现逆流换热。每个钵体里面有一个蹋料分散锥，进一步避免物料直接穿过中间钵体进入下一个钵体，并对物料进行分散。热风炉为立筒预热器提供热烟气，热风温度为800-1200℃，热风切向进入立筒预热器底部；也可以直接在立筒预热器的底部进风口喷燃料提供热量，燃料为煤粉、高炉煤气、废有机物中的一种，其中废有机物为废橡胶粉、废塑料粉、废机油或废油泥中的一种。采用立筒预热器脱水与采用旋风预热器脱水，具有设备简单，投资少，系统流体阻力小的特点。
干料脱水后冷却，用流化床参照水泥厂常用篦冷机的原理制备，具有冷却速度快、成本低的特点。冷却产生的气体从烘干打散机入口进入，与物料混合，实现热量回收。另外，气体中含有的少量氧化钙有利于打散机对烟气进行深度脱硫。
表面活性剂在石膏产品使用时，可吸附在粉体颗粒表面，可以减少粉体的加水量，增加其流动性，有利于施工使用，提高制品的强度。
产品在使用时，有机物可以包裹在石膏晶体表面，阻碍石膏遇水溶解，增强石膏制品的防水性能。
增强剂中玄武岩纤维，为短切纤维，长度2-10mm。晶须为纤维状单晶，具有较高的强度。增强剂自身具有较高的强度，通过桥接作用可进一步提高石膏材料的强度。
微粉为硅微粉、矿渣微粉、粉煤灰微粉，硅微粉为生产硅铁过程中从烟气中收集下来的微粉；矿渣微粉和粉煤灰微粉，用矿渣或粉煤灰通过蒸汽动能磨粉碎得到的微粉，这些微粉粒径均小于1μm，改善石膏产品的颗粒级配，可填充于石膏产品使用时制备的制品的孔隙，并水化得到耐水的水化产物，如：水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等，提高制品的强度和耐水性能。蒸汽动能磨利用废蒸汽的压力将粉体进行加速，实现高速流动，并撞击在设备撞击板上进行粉碎，具有效率高、节约能源的特点。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
将硫钙渣、钙源、活化剂、硅铝源加入烘干打散机得到干料，将干料加入逆流干燥器脱水后进入流化床冷却得到无水石膏。硫钙渣、钙源、活化剂、硅铝源加入量，见表1。在无水石膏中加入表面活性剂、有机物、增强剂、微粉混合均匀得到高强无水石膏。表面活性剂、有机物、增强剂、微粉加入量，见表2。
表1
Figure 17376DEST_PATH_IMAGE001
表2
Figure 97328DEST_PATH_IMAGE002
从实施例1-实施例16可以得出，得到的高强无水石膏干抗压强度均大于110MPa，软化系数均大于0.98。本发明的实施例均可实施并能达到发明目的。本发明不限于这些实施例。

Claims (8)

1.一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：将硫钙渣、钙源、活化剂、硅铝源加入烘干打散机得到干料，将干料加入逆流干燥器脱水后进入流化床冷却得到无水石膏，在无水石膏中加入表面活性剂、有机物、增强剂、微粉混合均匀得到高强无水石膏。
2.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的钙源为大理石粉、白垩粉、电石渣中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
3.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的活化剂为芒硝、硫化钠渣、苦卤中的一种，加入量为硫钙渣质量的0.1-2.0%。
4.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的硅铝源为煤矸石、高岭土、蒙脱石中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
5.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为聚羧酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸钙中的一种，加入量为硫钙渣质量的0.1-2.0%。
6.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的有机物为聚乙烯醇、苯丙乳液、甲基硅醇钠中的一种，加入量为硫钙渣质量的0.1-2.0%。
7.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的增强剂为碳化硅晶须、硅酸钙晶须、玄武岩纤维中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
8.根据权利要求1所述的一种硫钙渣制备高强无水石膏的方法，其特征在于，所述的微粉为硅微粉、矿渣微粉、粉煤灰微粉中的一种，加入量为硫钙渣质量的5-20%。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112960652A (zh) * 2021-05-06 2021-06-15 西南科技大学 一种工业副产石膏渣制备高浓度二氧化硫气体的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020019946A (ko) * 2002-02-08 2002-03-13 이상구 포졸란 재료를 주재로 한 고강도 시멘트 혼화재 조성물과그 제조장치
CN103964714A (zh) * 2014-04-25 2014-08-06 河北联合大学 一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法
CN108329007A (zh) * 2018-04-09 2018-07-27 合肥月煌新型装饰材料有限公司 一种高强耐水型石膏板及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020019946A (ko) * 2002-02-08 2002-03-13 이상구 포졸란 재료를 주재로 한 고강도 시멘트 혼화재 조성물과그 제조장치
CN103964714A (zh) * 2014-04-25 2014-08-06 河北联合大学 一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法
CN108329007A (zh) * 2018-04-09 2018-07-27 合肥月煌新型装饰材料有限公司 一种高强耐水型石膏板及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘方等: "高强防水石膏研究进展", 《福建建材》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112960652A (zh) * 2021-05-06 2021-06-15 西南科技大学 一种工业副产石膏渣制备高浓度二氧化硫气体的方法
CN112960652B (zh) * 2021-05-06 2022-01-28 西南科技大学 一种工业副产石膏渣制备高浓度二氧化硫气体的方法

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