CN113880540A - 一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,步骤包括制备半干法氧化脱硫灰,配料和分段混料,制备出强度高、流动性好的石膏自流平材料,综合成本较低,是半干法脱硫灰在石膏自流平应用领域的突破,拓展了半干法脱硫灰的有效利用途径。

Description

一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法
技术领域
本发明属于工业固废综合治理领域,具体涉及一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法。
背景技术
烟气脱硫分为湿法、半干法和干法。湿法脱硫应用最早、最广,脱硫副产物为脱硫石膏,主要成分为二水CaSO4,经加热脱水后转化为半水CaSO4,普遍应用于建材领域,且技术已相对较为成熟,但由于其腐蚀性和废水排放问题,采用湿法脱硫的钢铁企业逐渐减少。同时半干法脱硫工艺相比湿法脱硫工艺具有投资少、占地面积小、无废水排出、运行费用低等优势,近年来采用半干法脱硫的企业逐渐增多,也因此产生了大量的半干法脱硫灰。半干法脱硫灰成分复杂,且含有较多的CaSO3,因CaSO3水化反应慢且稳定性差,使半干法脱硫灰难以资源化利用。目前半干法脱硫灰主要以堆存、委托外运为主,但面对如此庞大产量的脱硫灰和日益严峻的环保压力,传统处理办法已经不能作为半干法脱硫灰的有效处理途径了,因此实现半干法脱硫灰的资源化利用,对半干法脱硫工艺的普及、实现节能减排具有重要的现实意义。
现有石膏自流平材料是利用建筑石膏或脱硫石膏为胶凝材料制备而成,综合成本较高。中国专利公开文本CN101648783A公开了一种用脱硫石膏制备石膏基自流平材料的方法,公开以电厂的脱硫产物—脱硫石膏为主要原料。先将脱硫石膏在煅烧窑内进行煅烧,然后用占材料总重50-78%煅烧处理后的石膏粉与占材料总重1-10‰的减水剂、0.1-5‰的缓凝剂、0.2-50‰的保水剂、0-10%的增强剂、2-15‰的可再生分散乳胶粉、0.05-0.2%消泡剂、25-45%的河砂以及其0-20%的填充材料相混合,得到性能优异的石膏基自流平产品。该技术使用的电厂脱硫产物为采用湿法脱硫工艺产生的副产物,即脱硫石膏,在煅烧窑内进行煅烧得到半水石膏,再加以利用制备石膏基自流平。该技术并不能解决半干法脱硫灰的相关问题。
半干法脱硫灰因成分复杂、性质不稳定目前普遍处理方式为堆存或委托外运,不能从根本上解决半干法脱硫灰的处置问题。目前未见报道利用半干法脱硫灰制备石膏自流平材料,市面上的石膏自流平材料主要是利用建筑石膏、湿法脱硫石膏或磷石膏制备而成,无法解决干法半脱硫灰的资源化利用问题,且生产成本较高。
半干法脱硫灰经氧化后,将脱硫灰中的亚硫酸钙氧化为II型无水硫酸钙,具有石膏的胶凝性质,可用于用于石膏基自流平砂浆。
发明内容
基于以上现有技术的缺陷,本发明提供了一种利用钢厂或电厂的半干法脱硫灰,通过氧化处理将脱硫灰中的亚硫酸钙氧化为II型无水硫酸钙,然后将氧化后的脱硫灰替代部分建筑石膏或脱硫石膏的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法。
具体通过如下技术方案实现:
一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,包括如下步骤:
(1)制备半干法氧化脱硫灰,将半干法脱硫灰置入到预热装置内,通过与高温烟气进行热交换实现半干法脱硫灰的预热,预热后的半干法脱硫灰的温度为200~300℃;然后将预热后的半干法脱硫灰置入到反应装置内,反应装置内的温度为500~650℃,反应装置内通入空气,利用空气中的氧气对半干法脱硫灰进行氧化处理,反应时间0.6~1.3h;然后将氧化后的半干法氧化脱硫灰置入到冷却装置内进行冷却;然后将冷却后的半干法氧化脱硫灰置入到球磨机内进行粉磨,粉磨后进行筛分,筛分使得半干法氧化脱硫灰粒度在0.3mm方孔筛筛余小于1.0%,在0.15mm方孔筛筛余小于10%,得到最终粒度的半干法氧化脱硫灰粉粒;
(2)配料,配置30~40重量份的β半水石膏、0~10重量份的重钙粉、3~10重量份的水泥、30~40重量份的石英砂、0~0.5重量份的稳定剂、0.3~0.8重量份的缓凝剂、1~1.5重量份的消泡剂、2~4重量份的减水剂、5~10重量份的可再分散胶粉以及10~30重量份的步骤(1)制备得到的半干法氧化脱硫灰;其中所述石英砂为粒径为80-100目的石英砂粉粒;所述重钙粉为粒径为315~330目的重钙粉粉粒;
(3)分段混料,将步骤(1)制备得到的半干法氧化脱硫灰、β半水石膏、水泥、重钙粉、稳定剂、缓凝剂、消泡剂、减水剂和可再分散胶粉按照步骤(2)配料的配比进行混合并搅拌,搅拌混合3~5分钟后,按照步骤(2)配料的配比将石英砂加入到混合料内,继续搅拌,搅拌混合2~4分钟混合均匀,即得到石膏自流平材料产品。
作为优选,步骤(1)中的预热装置为预热窑,氧化装置为氧化窑,冷却装置为冷却窑,在冷却装置内进行冷却采用与通入的冷空气进行热量交换的方式进行冷却。
作为优选,步骤(2)中所述重钙粉为3~7重量份,所述稳定剂为0.2~0.5重量份。
作为优选,步骤(2)中所述重钙粉的粒径为325目。
作为优选,所述水泥为PO42.5或PO42.5R的硅酸盐水泥。
作为优选,所述稳定剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚或羟丙基淀粉醚中的一种。
作为优选,所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、柠檬酸钠、酒石酸钠或葡萄糖酸钠中的一种或多种。
作为优选,所述的减水剂为聚羧酸型粉状减水剂。
作为优选,所述的可再分散胶粉是醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉。
一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料,所述石膏自流平材料为采用上述制备方法制备得到的石膏自流平材料。
本发明的技术效果在于:
本发明利用经过处理的半干法脱硫灰替代建筑石膏或脱硫石膏,从而制备出强度高、流动性好的石膏自流平材料,综合成本较低,是半干法脱硫灰在石膏自流平应用领域的突破,拓展了半干法脱硫灰的有效利用途径。
本发明利用预热-氧化-冷却-粉磨工序,不仅将半干法脱硫灰中的CaSO3氧化为II型无水CaSO4,使得氧化后的脱硫灰性具有石膏的胶凝性质且性能稳定之外,而且通过合理限定本发明半干法氧化脱硫灰的粒径,使得最终制备得到的石膏自流平材料的强度得到提升,从而使得自流平材料性能更加完善。
虽然采用预热-氧化-冷却工艺处理脱硫灰已经有现有技术在研究,但是现有技术并没有研究过通过这样特定工艺结合粉磨处理得到的半干法氧化脱硫灰应用于石膏自流平材料的技术,同时更加没有记载这样特定处理得到的具体含量的半干法氧化脱硫灰粉粒与具体其它物料进行含量配合而得到具体的石膏自流平材料,而本发明通过将经过特定处理步骤处理得到的半干法氧化脱硫灰粉粒通过特定的分布混合搅拌的工艺与具体含量的其它物料进行混合得到的石膏自流平材料具有强度高、流动性好等优点。
本发明经过氧化和粉磨处理的特定的半干法脱硫灰与骨料、填料、缓凝剂、减水剂、消泡剂及其他改性剂通过特定具体的配比、同时设定特定形式的分批次的添加和均匀混合得到的石膏自流平材料具有强度高、成本低、收缩性小等特点。不仅降低了生产成本,实现半干法脱硫灰的资源化利用,还可以减轻钢铁企业的环保压力。通过研究发现,本发明不同具体物料通过分批添加,并且在不同物料添加之后进行具体的均匀搅拌,会使得最终物料更加均匀,从而是的最终产品的稳定性更好,不会导致不同部位性能差别较大。
具体实施方式
结合实施例对本发明的技术方案进行进一步说明:
实施例1
将半干法脱硫灰在260℃预热后再在650℃回转窑中进行氧化1h,使脱硫灰充分氧化,然后将冷却后的半干法氧化脱硫灰置入到球磨机内进行粉磨,粉磨后进行筛分,筛分使得半干法氧化脱硫灰粉料中,粒度大于0.3mm的小于1.0%,粒度大于0.15mm的比例小于9%,得到最终粒度的半干法氧化脱硫灰粉粒,然后按重量比称取以下材料:半干法氧化脱硫灰20重量份、β半水石膏40重量份、重钙粉5重量份、水泥5重量份、消泡剂0.1重量份、减水剂0.3重量份、可再分散胶粉0.8重量份、缓凝剂0.06重量份混合搅拌均匀,然后加入石英砂30重量份,继续搅拌均匀后得到石膏自流平砂浆,其中石英砂为粒径为90-100目的石英砂粉粒;所述重钙粉为粒径为平均粒度325目的重钙粉粉粒;检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表1所示。
对比例1
用湿法脱硫石膏制备石膏自流平材料,按重量比称取以下材料:脱硫石膏50重量份、水泥5重量份、石英砂35重量份、重钙10重量份、纤维素醚0.06重量份、减水剂0.3重量份、消泡剂0.1重量份、缓凝剂0.07重量份、可再分散胶粉1.0重量份。将以上材料混合均匀,制得石膏基自流平材料。检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表2所示。
实施例2
将半干法脱硫灰在625℃回转窑中进行氧化1h,使脱硫灰充分氧化后进行粉磨,然后按重量比称取以下材料:半干法氧化脱硫灰20重量份、β半水石膏40重量份、重钙粉5重量份、水泥5重量份、石英砂30重量份、消泡剂0.1重量份、减水剂0.4重量份、可再分散胶粉0.8重量份、缓凝剂0.06重量份混合搅拌均匀,得到石膏自流平砂浆,检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表1所示。
对比例2
采用重钙粉替代实施例2中的半干法氧化脱硫灰,其它材料相同,检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表2所示。
实施例3
将半干法脱硫灰在620℃回转窑中进行氧化1h,使脱硫灰充分氧化后进行粉磨,然后按重量比称取以下材料:半干法氧化脱硫灰20重量份、β半水石膏40重量份、重钙粉5重量份、水泥5重量份、消泡剂0.1重量份、减水剂0.3重量份、可再分散胶粉0.8重量份、缓凝剂0.06重量份、稳定剂0.04重量份混合搅拌均匀4分钟,然后加入石英砂30重量份,再搅拌3分钟,得到石膏自流平砂浆,检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表1所示。
对比例3
直接添加脱硫灰,而不是经过氧化处理的,其它材料相同,处理步骤相同,检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表2所示。
实施例4
将半干法脱硫灰在620℃回转窑中进行氧化1h,使脱硫灰充分氧化后进行粉磨,然后按重量比称取以下材料:半干法氧化脱硫灰20重量份、β半水石膏40重量份、重钙粉5重量份、水泥5重量份、消泡剂0.1重量份、减水剂0.3重量份、可再分散胶粉1.0重量份、缓凝剂0.07重量份、稳定剂0.02重量份混合搅拌均匀5分钟,然后再添加石英砂30重量份,继续搅拌2分钟,得到石膏自流平砂浆,检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表1所示。
实施例5
将半干法脱硫灰在620℃回转窑中进行氧化1h,使脱硫灰充分氧化后进行粉磨,然后按重量比称取以下材料:半干法氧化脱硫灰20重量份、β半水石膏40重量份、重钙粉7重量份、水泥3重量份、消泡剂0.1重量份、减水剂0.3重量份、可再分散胶粉0.8重量份、缓凝剂0.08重量份、稳定剂0.02重量份混合搅拌均匀搅拌3分钟,然后再加入石英砂30重量份,继续搅拌3分钟,得到石膏自流平砂浆,检测其凝结时间、30min流动损失、24h抗折强度、24h抗压强度、28d绝干抗折强度、28d绝干抗压强度。检测数据如表1所示。
以上5种实施例均按本发明所述的制作工艺,得到石膏自流平砂浆,按照JC/T1023-2007《石膏基自流平砂浆》的检测方法对得到的石膏自流平材料进行以下指标检测,检测数据如表1所示:
表1
Figure BDA0003373567250000081
表2
Figure BDA0003373567250000082
通过表1和表2的实施例1-5与对比例1-3各检测数据的对比可以得到,本发明具体组分含量的石膏自流平材料的性能明显优于不采用本发明组分含量自流平材料的性能。

Claims (10)

1.一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备半干法氧化脱硫灰,将半干法脱硫灰置入到预热装置内,通过与高温烟气进行热交换实现半干法脱硫灰的预热,预热后的半干法脱硫灰的温度为200~300℃;然后将预热后的半干法脱硫灰置入到反应装置内,反应装置内的温度为500~650℃,反应装置内通入空气,利用空气中的氧气对半干法脱硫灰进行氧化处理,反应时间0.6~1.3h;然后将氧化后的半干法氧化脱硫灰置入到冷却装置内进行冷却;然后将冷却后的半干法氧化脱硫灰置入到球磨机内进行粉磨,粉磨后进行筛分,筛分使得半干法氧化脱硫灰粒度在0.3mm方孔筛筛余小于1.0%,在0.15mm方孔筛筛余小于10%,得到最终粒度的半干法氧化脱硫灰粉粒;
(2)配料,配置30~40重量份的β半水石膏、0~10重量份的重钙粉、3~10重量份的水泥、30~40重量份的石英砂、0~0.5重量份的稳定剂、0.3~0.8重量份的缓凝剂、1~1.5重量份的消泡剂、2~4重量份的减水剂、5~10重量份的可再分散胶粉以及10~30重量份的步骤(1)制备得到的半干法氧化脱硫灰;其中所述石英砂为粒径为80-100目的石英砂粉粒;所述重钙粉为粒径为315~330目的重钙粉粉粒;
(3)分段混料,将步骤(1)制备得到的半干法氧化脱硫灰、β半水石膏、水泥、重钙粉、稳定剂、缓凝剂、消泡剂、减水剂和可再分散胶粉按照步骤(2)配料的配比进行混合并搅拌,搅拌混合3~5分钟后,按照步骤(2)配料的配比将石英砂加入到混合料内,继续搅拌,搅拌混合2~4分钟混合均匀,即得到石膏自流平材料产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,步骤(1)中的预热装置为预热窑,氧化装置为氧化窑,冷却装置为冷却窑,在冷却装置内进行冷却采用与通入的冷空气进行热量交换的方式进行冷却。
3.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,步骤(2)中所述重钙粉为约3~7重量份,所述稳定剂为约0.2~0.5重量份。
4.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,步骤(2)中所述重钙粉的粒径为325目。
5.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,所述水泥为PO42.5或PO42.5R的硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,所述稳定剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚或羟丙基淀粉醚中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、柠檬酸钠、酒石酸钠或葡萄糖酸钠中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,所述的减水剂为聚羧酸型粉状减水剂。
9.根据权利要求1所述的一种利用半干法氧化脱硫灰制备石膏自流平材料的方法,其特征在于,所述的可再分散胶粉是醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉。
10.一种利用半干法氧化脱硫灰制备的石膏自流平材料,其特征在于,所述石膏自流平材料为采用所述权利要求1-9任一项方法制备得到的石膏自流平材料。
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