CN112429990A - 一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料 - Google Patents

一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料。本发明采用的是粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物，内部存在大量二氧化硅等生产水泥等建筑材料的原料，本发明通过脱硫石膏的少部分制备成水泥原料的缓凝剂延缓水泥的凝固，将脱硫石膏作为粉煤灰和矿粉的激发剂，激发粉煤灰和矿粉的火山灰活性，令其与水反应，制备出了无机胶凝材料。本发明通过简单的工艺步骤即可制备无机胶凝材料，成本低廉、变废为宝，保护环境，适用于工业生产。

Description

一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝 材料
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料。
背景技术
建筑材料中，凡是自身经过一系列物理、化学作用，或与其他物质(如水等)混合后仪器经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的的固体，并能将散粒材料(如石沙等)或块、片状材料(如砖、石块等)胶结成整体的物质，称为胶凝材料。其中不含有碳原子化合物的凝胶材料称为无机凝胶材料。在人类早期的建筑活动中，石灰、石膏是最早被使用的无机凝胶材料，用它砌筑的构筑物坚固耐久。
但这些传统材料存在抗拉、抗冲击强度低，抗渗性和耐腐蚀性较差等缺点，根据现代土木工程发展的的需求，无机凝胶材料的发展趋势，需要在旧有品种的基础上，不断开发新品种；粉煤灰等材料作为燃煤电厂排除的固体废物，若不处理其中的有毒化学物质会对人体和生物造成危害，但因其含有氧化硅、氧化铝等化合物可用作无机凝胶的原材料，可以加以利用、变废为宝。为此，我们提出一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料，包括如下步骤：
步骤一，将少量脱硫石膏在非密闭的窑炉中进行分段煅烧，第一次煅烧得含少量水的β型脱硫石膏，第二次煅烧得到细度较为均匀且颗粒大小集中的β型脱硫石膏；
步骤二，将酒石酸钾钠置于脱硫石膏和水的混合物中，不断对混合物进行搅拌，得到初凝和终凝时间延长的石膏浆体；
步骤三，将水泥混合料中倒入少量的β型脱硫石膏，加入适量的水与其混合，得到终凝时间延长的水泥浆体；
步骤四，将粉煤灰和矿粉的混合物投入水泥浆体中，得到类水泥浆体；
步骤五，将石膏浆体与类水泥浆体混合搅拌，在石膏浆体的激发下，粉煤灰和矿粉激发其火山灰活性，与水反应，从而生成无机凝胶材料。
优选的，所述非密闭窑炉内的温度为逐渐升温状态，煅烧前期温度低于 200℃，煅烧前期时间为2h,煅烧后期温度为200～360℃，煅烧后期时间为 1～5min。
优选的，所述酒石酸钾钠的用量是脱硫石膏用量的0.1％～0.3％。
优选的，所述石膏浆体的凝固时间比脱硫石膏的凝固时间延长1～3h，且石膏浆体的硬度、收缩性、抗冻耐久性都未发生变化。
优选的，所述β型脱硫石膏的用量是水泥混合料用量的0.2～0.5％。
优选的，所述水泥浆体的凝固时间延长2～5h。
优选的，当日最低气温达到5℃如下时，在制备过程中不宜添加酒石酸钾钠和β型脱硫石膏。
优选的，所述水泥混合料、粉煤灰、矿粉的质量百分比为1：3：3。
优选的，所述石膏浆体与类水泥浆体的质量百分比为1.5：1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料，将原本的燃煤电厂排除的固体废物加以利用，用作是生产无机凝胶材料的原料，变废为宝，再生资源利用是使建筑业实现可持续发展、建设循环经济和构建节约型社会的重要内容。
2、本发明采用脱硫石膏为原料制备β型脱硫石膏，用作水泥混合料的缓凝剂，扩大了脱硫石膏的使用范围，且粉煤灰、矿粉均具有火山灰活性，脱硫石膏又可作为其激发剂，使其与水发生反应，促进胶凝作用的产生，通过少量的水泥做引子即可合成大量比水泥硬度大、防火性好、吸声性强的胶凝材料。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料，包括如下步骤：
步骤一，将少量脱硫石膏在非密闭的窑炉中进行分段煅烧，第一次煅烧得含少量水的β型脱硫石膏，第二次煅烧得到细度较为均匀且颗粒大小集中的β型脱硫石膏，第一次煅烧的温度为200℃以下，煅烧的时间较长，为2h，使CaSO4·2H2 O变成β-CaSO4·0.5H2 O，β-CaSO4·0.5H2 O可以作为建筑材料使用，再经过200～360℃高温煅烧1～5min,即可得到β-CaSO4；
步骤二，将酒石酸钾钠置于脱硫石膏和水的混合物中，不断对混合物进行搅拌，此步骤中酒石酸钠钾作为脱硫石膏的缓凝剂使用，得到初凝和终凝时间延长的石膏浆体，且石膏浆体的硬度等特性并没有发生变化。
步骤三，将水泥混合料中倒入少量的β型脱硫石膏，加入适量的水与其混合，β型脱硫石膏作为水泥混合料的缓凝剂使用，得到终凝时间延长的水泥浆体，且水泥浆体本身的硬度等特性并没有发生变化；
酒石酸钾钠和β型脱硫石膏在本无机凝胶材料制备过程中都作为无机缓凝剂，使得脱硫石膏和水泥混合料外貌形成一层难溶的薄膜，对水花反应起到屏蔽作用，从而阻挡了材料的正常水化；
值得注意的是，缓凝剂的通常掺量较少，过量掺入会出现永劫间不凝征现象或者速凝现象，且当日最低气温为5℃以下时，不宜加入混凝剂。
步骤四，将粉煤灰和矿粉的混合物投入水泥浆体中，得到类水泥浆体，粉煤灰、矿粉和水泥浆体的质量比为：2：2：1，粉煤灰、矿粉本身含有丰富的材料，如：二氧化硅、氧化铝，氧化铁等，均可作为水泥及轻质材料的原材料，可先将粉煤灰和矿粉进行混合后再投入至水泥浆体中，进行干搅拌混合。
步骤五，将石膏浆体与类水泥浆体混合搅拌，石膏浆体和类水泥浆体的质量比为1.5：1，粉煤灰和矿粉均具有火山灰活性，脱硫石膏可作为其硫酸盐激发剂，在石膏浆体的激发下，粉煤灰和矿粉激发其火山灰活性，与水反应，从而生成无机凝胶材料。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机胶凝材料，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将少量脱硫石膏在非密闭的窑炉中进行分段煅烧，第一次煅烧得含少量水的β型脱硫石膏，第二次煅烧得到细度较为均匀且颗粒大小集中的β型脱硫石膏；
步骤二，将酒石酸钾钠置于脱硫石膏和水的混合物中，不断对混合物进行搅拌，得到初凝和终凝时间延长的石膏浆体；
步骤三，将水泥混合料中倒入少量的β型脱硫石膏，加入适量的水与其混合，得到终凝时间延长的水泥浆体；
步骤四，将粉煤灰和矿粉的混合物投入水泥浆体中，得到类水泥浆体；
步骤五，将石膏浆体与类水泥浆体混合搅拌，在石膏浆体的激发下，粉煤灰和矿粉激发其火山灰活性，与水反应，从而生成无机凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述非密闭窑炉内的温度为逐渐升温状态，煅烧前期温度低于200℃，煅烧前期时间为2h,煅烧后期温度为200～360℃，煅烧后期时间为1～5min。
3.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述酒石酸钾钠的用量是脱硫石膏用量的0.1％～0.3％。
4.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述石膏浆体的凝固时间比脱硫石膏的凝固时间延长1～3h，且石膏浆体的硬度、收缩性、抗冻耐久性都未发生变化。
5.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述β型脱硫石膏的用量是水泥混合料用量的0.2～0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述水泥浆体的凝固时间延长2～5h。
7.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：当日最低气温达到5℃如下时，制备过程中不宜添加酒石酸钾钠和β型脱硫石膏。
8.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述水泥混合料、粉煤灰、矿粉的质量百分比为1：3：3。
9.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰、矿粉、脱硫石膏等固体废弃物生产无机凝胶材料，其特征在于：所述石膏浆体与类水泥浆体的质量百分比为1.5：1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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