CN112679180A - 燃煤发电厂固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业固废利用领域，提供了一种燃煤发电厂固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法。由免煅烧脱硫石膏、硅酸盐水泥、混凝土添加剂、建筑陶粒、无碱速凝剂、水组成。将脱硫石膏、陶粒、水泥、混凝土添加剂按总质量百分比置于搅拌机中进行一级搅拌，中速搅拌1‑2分钟，使粉料充分混合均匀后再加水、陶粒进行二次搅拌快速搅拌1‑2，制得均匀的混凝土熟料后快速入模成型，静置2‑3小时形成相应硬度经液压缓缓顶出模腔再静置1‑2小时转至堆场，继续常温养护28天制得本发明砌块产品。其特点：脱硫石膏利用前无需任何处理直接按配合比拌料生产，且不产生二次污染，开辟了一种工业废渣脱硫石膏清洁有效利用的新途径，尤其是解决了脱硫石膏的堆存问题，极大地保护了环境。

Description

燃煤发电厂固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法

技术领域

本发明属于工业固体废渣利用领域，具体的就是涉及一种燃煤电厂及燃煤 企业原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法。

背景技术

脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一 样为二水硫酸钙CaS04·2H2O含量90％以上，含水率15-20％，脱硫石膏是FGD 过程的副产物，经过除尘后的含SO2的烟气通过石灰石浆液洗涤器除去SO2。 石灰石浆液即碳酸钙与SO2反应生成硫酸钙及亚硫酸钙，亚硫酸钙经氧化转化 成硫酸钙，得到工业副产脱硫石膏。这种废渣广泛用于建材等行业。其加工利 用的意义非常重大，它不仅有力地促进了国家环保循环经济的进一步发展，而 且还大大降低了矿石膏的开采用量，保护了资源，近年来随着燃煤发电工业迅 速发展，脱硫石膏排放量逐年增加，但综合利用率只在30％左右，当前，大部 份企业将用不完的脱硫石膏露天堆存，不但占用大量宝贵的土地资源，加上基 建投资大，维护费用高，而且长期露天堆放，经雨水洗刷使得脱硫石膏伴生的 有害元素污染土壤和水源，造成环境污染。因此，脱硫石膏清洁有效利用一直 是燃煤发电厂及燃煤企业良性发展伴生的环保难题；现行的脱硫石膏利用均生 产隔墙砌块，利用前都是采用煅烧工艺把原状脱硫石膏转化为无水石膏，再用 其复水原理生产石膏砌块，存在工艺繁琐复杂、投资大、能耗高、易造成二次 污染等问题，且生产的砌块强度低、耐水性差等缺陷，只能砌筑框架结构的非 承重内隔墙，极大地限制了脱硫石膏砌块的应用范围。

针对上述问题和缺陷，本发明的技术方案就是提供一种以工业固废原状 脱硫石膏为主原料的砌块配方及其制备方，所用原状脱硫石膏无须预处理直接 利用，受潮硬结的经碾散即可使用，解决了脱硫石膏煅烧造成的二次污染和处 理设备高成本投入问题，具有脱硫石膏废渣利用率高、砌块断裂荷载符合指标、 耐水性强，对环境友好、成本较低和制备工艺简单。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种以工业固废原状脱硫石膏为主原料的砌块配方及其制 备方法，其技术方案由脱硫石膏、水泥，混凝土添加剂、复合型速凝剂、建筑 陶粒、水组成。各组份按质量百分比为：

本发明中，所述脱硫石膏是燃煤发电厂及燃煤企业脱除二氧化硫工艺 的副产物，受潮硬结经碾散后即可使用。

作为优选，所述水泥为P·II42.5级硅酸盐水泥。

作为优选，所述混凝土添加剂为GMT抗裂防渗剂，按总混合原料质量的 9-12％掺入。

作为优选，所述复合型速凝剂为液态无碱速凝剂是按最佳比例合成， 按质量份数：硫酸铝45-55、络合剂20-28、有机醇酸7-10、无机酸1-2在常温 条件下将水按相应比例加入搅拌混合均匀而成，按水泥质量2.5-6掺和。

作为优选，所述建筑陶粒为级配轻质骨料，直径在3-16mm。

本发明中，所述的水为自来水、回收水、含碱废水、河水中的一种。

本发明提出的一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法，其具体 步骤如下：

(1)将脱硫石膏、水泥、GMT抗裂防渗剂(按原料总质量％掺入)按总质量 百分比掺和并置于搅拌机中进行一级搅拌，中速搅拌1-2分钟再快速搅拌1-2 分钟，使粉料充分混合均匀；

(2)向上述混合均匀的料中加入相应重量百分比的水、陶粒进行二次搅拌， 中速搅拌1-2分钟左右再快速搅拌1-2分钟制得混合均匀的混凝土熟料，然 后迅速浇注模具内成型，静置2-3小时；

(3)将步骤(2)中静置2-3小时后已初步形成相应硬度的砌块坯体经液压缓缓 顶出模腔；

(4)将步骤(3)已顶出模腔的砌块坯体迅速喷射液态无碱速凝剂再静养1-2小 时后转至堆场。继续常温养护28天制得本发明产品脱硫石膏砌块。

本发明提供的一种以工业固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法， 具有如下有益效果：一方面利用大宗工固废原状脱硫石膏制备高强度高耐水轻 质混凝土空心砌块产品，有利于实现脱硫石膏再生资源清洁有效利用，另一方 面节省了胶凝材料和其他掺和料，降低了生产建筑节能材料的成本，有利于推 进政府一贯倡导的建筑节能和环境保护。本发明脱硫石膏砌块产品既可用于砌 筑高低层建筑框架结构的内外墙也可用于厨房厕所的墙体、屋面及地面保温隔 热，具有良好的环境效益、社会效益、经济效益。

与现行技术相比，本发明具有如下优点：

第一、材料利用率高，本发明以免煅烧免蒸压的原状脱硫石膏为主要 原料，所优选的硅酸盐熟料既是激发剂又是胶结料，其特性能迅速与水起化学 反应而形成一糸列的水化硅酸钙、铝酸钙、硫铝酸钙、消石灰、硅胶、铝胶等 新的矿物质作为胶结料，并能把按一定比例的原状脱硫石膏及伴生的难以利用 的有害杂质粘结成整体而凝固形成混凝土砌块材料，相比传统的采用煅烧和蒸 压处理方式生产的脱硫石膏砌块有更强的硬度和更高的耐水性能。

第二、性能优异，在原料中通过加入GMT抗裂防渗剂，与硅酸盐水泥 熟料水化产物Ca(OH)₂反应生成的CSH凝胶呈网络交织状结构，既可对固化体起 到密实填充作用，又可增强固化体胶凝性，从而提高固化体的力学性能，表现 为抗折、耐压强度的提高，因此制得高质量的脱硫石膏砌块。

第三、对刚顶出模腔的砌块坯体采用喷射液态无碱速凝剂，可加快半 成品坯体硬化速度，为坯体顶出模腔至2小时后快速转到堆场创造了必要条件； 从浇注入模到半成品坯体转至堆场，实现5-6个小时的循环生产周期，相比传 统生产工艺从浇注入模成型.静养到脱模需要40-45多个小时的时间，本发明提 供的砌块配方脱模时间提前了30多个小时左右，节省了78-87％循环生产周期。

第四、采用陶粒为轻质级配骨料使混凝土在浇注后静养过程中不易产 生收缩下沉、坍塌、裂纹；可有效减轻砌块单位容重；有效增加了砌块材料密 实度，增强了抗弯耐压及防火性能。

第五、成本低廉，与经煅烧、蒸压预处理后生产的脱硫石膏砌块材料 相比，本发明所用脱硫石膏不需经过预处理，直接利用，节能降耗，解决了脱 硫石膏煅烧带来的二次污染及处理设备高成本投入问题。

第六、工艺简单，本发明所述工业固废原状脱硫石膏原材料来源稳定， 简单易得，制备工艺步骤简化，有效提高了其生产工艺的可制作性；生产过程 三废(废气废水废渣)近零排放，具有显著的环境效益、社会效益、经济效益。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好理解本发明的技术方案，下面结合实施例 及对本发明产品作进一步说明。

实施例1、本发明提供了一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备 方法，由以下各组份按重量百分比组成：脱硫石膏65％、硅酸盐水泥熟料19％、 GMT抗裂防渗剂按混合原料总质量10％掺入、级配陶粒骨料15％、复合型液态 无碱速凝剂按水泥质量2.5％，所述水的质量占所有粉体重量的10-15％。

在本实施例中，工业固废脱硫石膏砌块是通过以下步骤制备的：

(1)、按照重量百分比称取65份原状脱硫石膏，受潮硬结的经碾散后得 到颗粒细匀的粉料；

(2)将(1)中的脱硫石膏置于搅拌机中，按照重量百分比加入硅酸盐水泥 熟料19份、GMT抗裂防渗剂按混合原料总质量10％掺入，搅拌均匀后再加入相 应配比的水10份，控制搅拌速率为中速搅拌(1-2分钟)，再加入陶粒15份， 快速搅拌(1-2分钟)，控制水的质量占所有粉体重量的10-15％，制得均匀的混 凝土熟料；

(3)、将(2)中混合均匀的混凝土熟料入模成型，振实，静养2-3小时达 到相应硬度经液压缓缓顶出模腔接着喷射复合型液态无碱速凝剂接着静养1-2 小时转至堆场，继续养护至28天。

实施例2、本发明提供了一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备 方法，由以下各组份按照重量百分比组成：脱硫石膏67％、硅酸盐水泥熟料25％、 GMT抗裂防渗剂按混合原料总质量11％掺入、级配陶粒骨料20％、复合型液态 无碱速凝剂按水泥质量计4.5％、水12％。所述水的质量占比所有粉体重量的 10-15％。

在本实施例中，工业固废脱硫石膏砌块是通过以下步骤制备的：

(1)、按照重量百分比称取原状脱硫石膏67份，受潮硬结的经碾散后得 到颗粒细匀的粉料；

(2)、将(1)中的脱硫石膏置于搅拌机中，按照百分比加入硅酸盐水泥熟 料25份、GMT抗裂防渗剂按混合原料总质量11％掺入、级配陶粒骨料20份， 中速搅拌(1-2分钟)，再加入相应配比的水12份，控制搅拌速率为快速搅拌(1-2 分钟)，控制水的质量占比所有粉体重量的10-15％，制得均匀的混凝土熟料；

(3)、将(2)中混合均匀的混凝土熟料入模成型，振实，静养2-3小时达 到相应硬度经液压缓缓顶出模腔接着喷射复合型液态无碱速凝剂，接着静养1-2 小时转至堆场，继续养护至28天。

实施例3、本发明提出一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方 法，由以下按照重量百分比组成：脱硫石膏70％、硅酸盐水泥熟料28％、GMT 抗裂防渗剂按混合原料总质量12％掺入、级配陶粒骨料25％、液态无碱速凝剂 6％、水15％，所述水的质量占所有粉体重量的10-15％。

在本实施例中，工业固废脱硫石膏砌块是通过以下步骤制备的：

(1)、按照重量百分比称取原状脱硫石膏70份，因受潮硬结的经碾散后 得到颗粒细匀的粉料；

(2)、将(1)中的脱硫石膏置于搅拌机中，按照重量百分比加入硅酸盐水 泥熟料28份、GMT抗裂防渗剂按混合原料总质量12％掺入、级配陶粒骨料25 份，中速搅拌(1-2分钟)再加入相应比例的水15份，中速搅拌(1-2分钟)再 快速搅拌(1-2分钟)，控制水的质量占比所有粉体重量的10-15％，制得均匀混 凝土熟料；

(3)、将(2)中搅拌均匀的混凝土熟料入模成型，振实，静置2-3小时达 到相应硬度经液压缓缓顶出模腔接着喷射液态无碱速凝剂，接着静置1-2小时后 转至堆场，继续养护至28天制得成品。

为了有效评估本发明所述的制备方法生产的工业废渣脱硫石膏砌块性 能，取市售的工业废渣脱硫石膏砌块作为对比，分别进行性能测试，具体测试 结果如图1所示：

表1测试结果

从上表可以看出，本发明方法制备的工业废渣原状脱硫石膏砌块在耐 压强度和断裂强度上，与传统方法制备得到砌块产品相比力学性能较为优异， 由于采用了较合理的制备工艺，其材料利用率较传统生产工艺提升15％以上， 加之制备工艺较传统生产工艺大为简化，成本较传统工艺可节省10％以上，此 外，由于材料体系的相互作用，在硬度、抗弯、耐水及防火性能均相对传统石 膏砌块产品质量有实质性的提升，有效拓展了其应用范围。

以上所述，仅为本发明较实用的例子而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明所涉及的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于由免煅烧原状脱硫石膏、硅酸盐水泥、混凝土添加剂、建筑陶粒、速凝剂、水组成，各原料按混合总质量百分比为：

其中：所述脱硫石膏为燃煤发电厂及燃煤企业脱硫工艺的副产物，因受潮硬结的经碾散后即可使用。

2.根据权利要求1所述的一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于所述水泥为P·II42.5级硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于所述添加剂为GMT抗裂防渗剂。

4.根据权利要求1所述一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于所述速凝剂为复合型液态无碱速凝剂，按质量配比份数：硫酸铝45-55、络合剂20-28、有机醇胺7-10、无机酸1-2在常温条件下将水按一定比例加入经搅拌混合均匀而成。

5.根据权利要求1所述一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于所述建筑陶粒为级配骨料。

6.根据权利要求1所述一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于所述水为自来水、回收水、含碱废水、河水中的一种。

7.根据权利要求1所述一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方及其制备方法，其特征在于生产过程三废(废渣.废气.废水)近零排放。

8.一种工业固废原状脱硫石膏砌块配方，其特征在于具体步骤如下：

(1)将脱硫石膏、水泥、GMT抗裂防渗剂按混合原料总质量百分比置于搅拌机，进行一级搅拌，中速搅拌1-2分钟再快速搅拌1-2分钟使粉料充分混合均匀；

(2)向上述混合均匀的料中加入按重量百分比的水、陶粒进行二次搅拌，中速搅拌1-2分钟后再快速搅拌1-2分钟，制得均匀的混凝土熟料然后迅速浇注模具内成型，静置2-3小时；

(3)将步骤(2)静置2-3小时后初步形成相应硬度的砌块坯体经液压缓缓顶出模腔；

(4)将步骤(3)已顶出模腔的砌块坯体迅速喷射液态无碱速凝剂再静养1-2小时后转至堆场，继续常温养护至28天即可获得合格成品。

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