干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法

文档序号:8276050阅读:362来源:国知局
干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种建材领域的水泥,特别是涉及一种干法脱硫灰矿渣水泥及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 年来,国家不费余力地加紧对各行业的烟气治理布局,特别对S03& PM2. 5排放进 行了有效控制。其中,以循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)为代表的干法脱硫工艺在我国得 到空前发展,因此由此产生了大量的干法脱硫灰。
[0003] 所述的脱硫灰颗粒很细,为粉煤灰和脱硫副产物的混合物,其主要矿物组成有 CaS03、CaS0 4、CaO、Ca (OH) 2和CaCO 3,以及来源于粉煤灰的矿物成分如莫来石、石英等,但其 物理和化学性能跟普通粉煤灰相比有很大差别。虽然不同煤种、负荷、运行条件下产生的脱 硫灰成分组成差别很大,但干法脱硫灰的共同特性为:成分复杂、硫钙含量高、硫元素多以 亚硫酸钙的形式存在。
[0004] 脱硫灰的上述特性严重限制了其在水泥领域方面的应用:首先,脱硫灰中硫元素 含量过高,而国家规定水泥中S0 3含量不得超过3. 5%,导致其不能直接用作水泥掺和材 料;其次,游离氧化钙含量较高时易水化而使体积膨胀,造成安定性不良的应用隐患。另 夕卜,脱硫灰中的硫元素大多以CaS0 3的形式存在,而亚硫酸钙具有不稳定性,容易重新释放 S02造成二次污染。因此,脱硫灰至今没有成熟理想的利用途径,大多闲置堆放,既污染 环境,又浪费资源。
[0005] 矿渣是钢铁厂产生的废渣,有一定的潜在活性,仅2013年底时我国尚有约3500万 吨粒化高炉矿渣未得到利用。

【发明内容】

[0006] 本发明的主要目的在于,提供一种干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法,所要解决 的技术问题是使其提高矿渣水泥中的废渣使用率以及干法脱硫灰的使用率,从而更加适于 实用,且具有产业上的利用价值。
[0007] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提 出的一种干法脱硫灰矿渣水泥,按重量百分数计,由以下物质组成:38-80wt%的矿渣微粉; 3-9wt%的娃酸盐熟料粉;l〇-36wt%的干法脱硫灰;2-30wt%的钢澄;和3-6wt%的活性 剂。
[0008] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的干法脱硫灰的含量为 20-36wt%。
[0009] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的矿渣微粉的含量为70-80wt %, 所述的矿渣微粉和干法脱硫灰的总量为90-95% wt%。
[0010] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的矿渣微粉质量系数为1. 5-2. 0。
[0011] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的干法脱硫灰为火电厂煤粉炉、钢 铁烧结机或者循环流化床锅炉的烟气经干法脱硫工艺所产生的脱硫灰,干法脱硫灰含有 1- 65wt %亚硫酸妈、l_13wt %硫酸妈、3_12wt %氢氧化妈、7_42wt %碳酸妈、l_4wt %氯化妈 和0. 4-20wt%粉煤灰。
[0012] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的矿渣微粉为高炉炼铁排出的水 淬废渣;所述的硅酸盐熟料粉为强度为50-65MPa,其比表面积350-450mm2/kg ;所述的钢渣 为碱度1. 80以上的水淬粒状钢渣、块状钢渣或粉状钢渣;所述的活性剂为硫酸钠、碳酸钠、 硅酸钠和木质素系表面活性剂的混合物。
[0013] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的活性剂还包含有减水效果的添 加剂和/或稳定剂。
[0014] 优选的,前述的干法脱硫灰矿渣水泥,其中所述的矿渣微粉和钢渣的含量之和大 于 80wt%。
[0015] 本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出 的一种干法脱硫灰矿渣水泥的制备方法,是将38_80wt %的矿渣微粉、3_9wt %的硅酸盐熟 料粉、l〇-36wt%的干法脱硫灰、2-30wt%的钢澄和3-6wt%的活性剂在混料机中混合均勾, 并控制45um筛余小于5%,得到42. 5MPa强度等级以上的矿渣水泥;其中,所述的矿渣微粉 是高炉炼铁排出的水淬废渣,其质量系数为1. 5-2. 0或者2. 0以上;所述的硅酸盐熟料粉是 强度为50-65MPa的硅酸盐熟料粉磨至比表面积350-450mm2/kg ;所述的干法脱硫灰是通过 火电厂煤粉炉、钢铁烧结机、或者循环流化床锅炉等烟气干法脱硫工艺所产生的脱硫灰,其 包含l_65wt%亚硫酸妈、l_13wt%硫酸H3-12wt%氢氧化H7-42wt%碳酸妈、l_4wt%氯 化钙、0. 4-20wt%粉煤灰;所述的钢渣是碱度1. 80以上的水淬粒状钢渣、块状钢渣和粉状 钢渣;所述的活性剂是硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠和木质素系表面活性剂的混合物。
[0016] 借由上述技术方案,本发明的干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法至少具有下列优 占.
[0017] 在本矿渣水泥中采用了 10_36wt%的干法脱硫灰,并利用了干法脱硫灰对矿渣的 碱性激发作用,大幅度提高所形成矿渣水泥的水化性能及其他使用性能,提高工业固体废 渣的使用比例,最高可达80wt %以上。同时,在指标给水泥的方法中无增加额外工艺设施, 制备过程简单易行。采用本发明的干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法,能够得到具有高工 业固体废渣使用率、低碳排放、低成本及高使用性能的矿渣水泥,进而能解决目前大量堆置 的工业固体废渣如矿渣、干法脱硫灰等占用土地及危害环境的问题,进一步能提高"城市矿 山"的利用率,优化资源配置,促进可持续性发展。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段, 并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
【具体实施方式】
[0019] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结 合较佳实施例,对依据本发明提出的干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法详细说明如后。
[0020] 本发明的一个实施例提出一种干法脱硫灰矿渣水泥,按重量百分数计,由以下 物质组成:38-80wt %的矿澄微粉;3-9wt %的娃酸盐熟料粉;10-36wt %的干法脱硫灰; 2- 30wt%的钢渣;和3-6wt%的活性剂。其中所述的矿渣微粉的质量系数为1. 5-2. 0或者 2. 0以上,优选的矿渣微粉为高炉炼铁排出的水淬废渣,质量系数为1. 5-2. 0以上。其中所 述的硅酸盐熟料粉是强度为50-65MPa的硅酸盐熟料粉磨至比表面积350-450mm2/kg。所述 的干法脱硫灰是通过火电厂煤粉炉、钢铁烧结机、循环流化床(CFB)锅炉等烟气干法脱硫 工艺所产生的脱硫灰,其中包含l -65wt%亚硫酸Hl_13wt%硫酸H3-12wt%氢氧化隹$、 7-42wt%碳酸Hl_4wt%氯化妈、0. 4-20wt%粉煤灰。所述的钢澄是碱度1. 80以上的水淬 粒状钢渣、块状钢渣和粉状钢渣。所述的活性剂是硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠、木质素系表面活 性剂的混合物。优选地,除了上述组分外,所述的活性剂还可以任选包含有减水效果的添加 剂、稳定剂等。
[0021] 进一步,优选的干法脱硫灰矿渣水泥的实施例中,所述的干法脱硫灰的含量为 20-36wt%。
[0022] 进一步,优选的干法脱硫灰矿渣水泥的实施例中,所述的矿渣微粉的含量为 70-80wt %,所述的矿渣微粉和干法脱硫灰的总量为90-95 % wt %。
[0023] 进一步,优选的干法脱硫灰矿渣水泥的实施例中,所述的矿渣微粉和钢渣的含量 之和大于80wt %。
[0024] 上述干法脱硫灰矿渣水泥采用以下方法制备而成,按照上述水泥原料的组成, 将38-80wt %的矿渣微粉、3-9wt %的硅酸盐熟料粉、10-36wt %的干法脱硫灰、2-30wt %的 钢澄和3-6wt %的活性剂在混料机中混合均勾,并控制45um筛余小于5%,控制比表面积 350-450mm2/kg,先按小样进行混合均勾后,再混合成大样,制备成42. 5MPa强等级矿澄水 泥。
[0025] 按照上述实施例制备得到矿渣水泥实例1-6,其具体组成如表1所示。
[0026] 表1,矿渣水泥实例1-6
【主权项】
1. 一种干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,按重量百分数计,由以下物质组成: 38-80wt%的矿渣微粉; 3-9wt%的硅酸盐熟料粉; 10-36wt%的干法脱硫灰; 2- 30wt%的钢渣;和 3- 6wt%的活性剂。
2. 根据权利要求1所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,所述的干法脱硫灰的含 量为 20-36wt%。
3. 根据权利要求1所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,所述的矿渣微粉的含量 为70-80wt %,所述的矿渣微粉和干法脱硫灰的总量为90-95 % wt %。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,所述的矿渣微 粉质量系数为1. 5-2. 0。
5. 根据权利要求4所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,所述的干法脱硫灰为火 电厂煤粉炉、钢铁烧结机或者循环流化床锅炉的烟气经干法脱硫工艺所产生的脱硫灰,干 法脱硫灰含有l -65wt %亚硫酸妈、l-13wt %硫酸妈、3-12wt %氢氧化妈、7-42wt %碳酸隹$、 l_4wt%氯化妈和0· 4_20wt%粉煤灰。
6. 根据权利要求5所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于, 所述的矿渣微粉为高炉炼铁排出的水淬废渣; 所述的硅酸盐熟料粉为强度为50-65MPa,其比表面积350-450mm2/kg ; 所述的钢渣为碱度1. 80以上的水淬粒状钢渣、块状钢渣或粉状钢渣; 所述的活性剂为硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠和木质素系表面活性剂的混合物。
7. 根据权利要求5所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,所述的活性剂还包含有 减水效果的添加剂和/或稳定剂。
8. 根据权利要求4所述的干法脱硫灰矿渣水泥,其特征在于,所述的矿渣微粉和钢渣 的含量之和大于80wt%。
9. 一种干法脱硫灰矿渣水泥的制备方法,其特征在于包括: 将38-80wt %的矿渣微粉、3-9wt %的硅酸盐熟料粉、10-36wt %的干法脱硫灰、 2-30wt %的钢澄和3-6wt %的活性剂在混料机中混合均勾,并控制45um筛余小于5%,得到 42. 5MPa强度等级以上的矿渣水泥; 其中, 所述的矿渣微粉是高炉炼铁排出的水淬废渣,其质量系数为1. 5-2. 0或者2. 0以上; 所述的硅酸盐熟料粉是强度为50-65MPa的硅酸盐熟料粉磨至比表面积350-450mm2/ kg ; 所述的干法脱硫灰是通过火电厂煤粉炉、钢铁烧结机、或者循环流化床锅炉等烟气干 法脱硫工艺所产生的脱硫灰,其包含l_65wt %亚硫酸妈、l-13wt %硫酸妈、3-12wt %氢氧化 隹碳酸Hl-4wt%氯化妈、0. 4-20wt%粉煤灰;所述的钢澄是碱度1. 80以上的 水淬粒状钢渣、块状钢渣和粉状钢渣;所述的活性剂是硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠和木质素系 表面活性剂的混合物。
【专利摘要】本发明是关于一种干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法。所述的干法脱硫灰矿渣水泥按重量百分数计,由以下物质组成:38-80wt%的矿渣微粉;3-9wt%的硅酸盐熟料粉;10-36wt%的干法脱硫灰;2-30wt%的钢渣;和3-6wt%的活性剂。上述原料在混料机中混合均匀,控制45um筛余小于5%,制备42.5MPa强度等级以上的矿渣水泥。本发明通过优化控制各矿物的细度,优化颗粒粒径分布,优化配方,从而改善了矿渣的活性,并可大量利用干法脱硫灰,实现节能减排。
【IPC分类】C04B7-36, C04B7-19
【公开号】CN104591559
【申请号】CN201410826426
【发明人】刘姚君, 汪澜, 刘进强
【申请人】中国建筑材料科学研究总院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月25日
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