一种建材用活性掺合料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建材用活性掺合料，该活性掺合料活性好、成本低，可以用于标砖砖、墙材、砂楽■、水泥等建材制品的生广。
【背景技术】
[0002]工业中排放的二氧化硫气体的污染问题主要依靠脱硫技术的发展来实现。我国从二十世纪已经开始研发燃煤脱硫技术，时至今日，已大规模工业化成熟应用的一类是FGD技术，即燃烧后烟气脱硫。FGD脱硫技术又可以分为干法脱硫、湿法脱硫和半干法脱硫。近些年来，半干法脱硫逐渐成为许多机构和学者研究的重点，技术发展较为迅速。
[0003]半干法脱硫具有操作简单、脱硫效率高、适应性好且无废液排放等优点，因此被广泛应用到烧结烟气的脱硫过程中。半干法脱硫是工业锅炉和小型电厂烟气脱硫的最经济、最有效的手段，但该脱硫技术在脱硫过程中产生了大量的脱硫副产物一一脱硫灰，其主要由硫酸钙、亚硫酸钙、飞灰、脱硫剂以及一些如氟化钙、氯化钙等附属杂质组成的混合体系，成分较为复杂。当今我国的脱硫灰多以室外堆放和抛弃处理为主，严重影响了周围的生态环境，且造成了资源的大量浪费，因而，如何对半干法脱硫灰进行资源化利用，提高其经济价值逐渐成为研究的重点。半干法脱硫灰中含有一定量的硫酸钙，是蒸压建材生产的必要原料，而其中的亚硫酸钙、游离氧化钙则对产品性能有负面的影响，会导致建材制品开裂。半干法脱硫灰中的亚硫酸钙不稳定，在有氧存在的情况下会缓慢氧化成硫酸钙，半干法脱硫灰中的游离氧化钙会水化生成氢氧化钙；上述两个反应过程均存在体积膨胀，这是半干法脱硫灰存在安定性问题导致建材制品开裂的主要原因。为此，通过对脱硫灰进行改性实现其资源化利用，具有重要的经济效益和社会效益。
[0004]本发明利用粉磨和化学助剂相结合的方法，在粉磨过程中对半干法脱硫灰进行改性，解决其体积安定性问题。本发明将半干法脱硫灰制成活性掺合料，可用于水泥、标砖、加气块、砂浆等建材产品的生产，实现半干法脱硫灰的安全、高效的资源化利用。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种以半干法脱硫灰为主要原料的建材用活性掺合料。本发明主要是通过化学助剂和机械粉磨的方法，使脱硫灰中的亚硫酸钙转化成硫酸钙，使脱硫灰中的游离氧化钙转化成氢氧化钙，消除这两种成分给脱硫灰带来的安定性问题，使其得到安全利用。
[0006]本发明所采用的技术方案为:一种建材用活性掺合料，由以下重量分数比的物料组成，矿渣35份、锰渣15份、半干法脱硫灰30?50份、过碳酸钠0.1?0.5份、氧化锰
0.5?1.5份、氧化铁0.07?0.15份；所述物料计量后在球磨机中磨成细粉状的活性掺合料；所述物料组成比例均为干物料，物料入磨时含水率4?7%为宜。
[0007]所述活性掺合料的最优比表面积为410?450m2/kg，此时的活性掺合料具有较高的水化活性且成本相对较低。
[0008]为了配料精确，使物料分布均匀，所述过碳酸钠、氧化锰、氧化铁等助剂最好先均匀分散于部分矿渣、锰渣或脱硫灰载体上再进行配料。
[0009]所述的半干法脱硫灰为电厂烟气经半干法脱硫装置脱硫得到的脱硫灰，其亚硫酸钙含量为2?15%，游离氧化钙含量为2?7%。
[0010]所述的矿渣为炼铁工序中经水淬得到的颗粒状矿渣。
[0011]所述的过碳酸钠为工业级粉末，有效含量90%以上。
[0012]所述的氧化锰为工业级粉末，有效含量90%以上。
[0013]所述的氧化铁为工业级粉末，有效含量90%以上。
[0014]本发明的有益效果为:本发明在脱硫灰中加入氧化、催化助剂，并在球磨机中进行粉磨改善其安定性，将其制成安定性合格的活性掺合料。在工作时，球磨机内的温度能够达到90°C以上，高时甚至能达到110°C，物料在磨内停留时间约20min左右，脱硫灰中的亚硫酸钙和游离氧化钙在助剂、温度和水(高温时为气态)的共同作用下分别转化成硫酸钙和氢氧化钙，使脱硫灰的两个体积膨胀的反应过程在磨机内完成，即在较短的时间内解决了脱硫灰的安定性问题。本发明利用机械粉磨、化学助剂和磨机工作产生的热能相协同的改性方法，解决了半干法脱硫灰的安定性问题，能源利用率高，得到的活性掺合料安定性良好，可应用于建筑用砖、蒸压加气混凝土砌块、砂浆、水泥等建材产品的生产，实现半干法脱硫灰的安全、高效的资源化利用。
【具体实施方式】
[0015]选用市售42.5#硅酸盐水泥进行水泥胶砂抗压强度比试验和安定性试验，该硅酸盐水泥的28天抗压强度为46.3MPa，安定性合格(试饼法)。
[0016]实施例一将35份矿渣、15份锰渣、30份半干法脱硫灰(亚硫酸钙含量14.7%、游离氧化钙含量
4.8%)、0.1份过碳酸钠、0.5份氧化猛、0.07份氧化铁计量后送入球磨中进行粉磨，球磨机内温度95°C，得到比表面积为427m2/kg的活性掺合料。该掺合料按照GB/T12957-2005进行水泥胶砂28天抗压强度比试验，K2S=0.88 ;按照GB/T1346-2011进行安定性试验，掺合料掺加50%时，安定性合格(试饼法)。
[0017]实施例二将35份矿渣、15份锰渣、40份半干法脱硫灰(亚硫酸钙含量8.1%、游离氧化钙含量
2.3%)、0.3份过碳酸钠、1份氧化锰、0.12份氧化铁计量后送入球磨中进行粉磨，球磨机内温度95°C，得到比表面积为433m2/kg的活性掺合料。该掺合料按照GB/T12957-2005进行水泥胶砂28天抗压强度比试验，K2S=0.83 ;按照GB/T1346-2011进行安定性试验，掺合料掺加45%时，安定性合格(试饼法)。
[0018]实施例三将35份矿渣、15份锰渣、60份半干法脱硫灰(亚硫酸钙含量2.2%、游离氧化钙含量
6.7%)、0.5份过碳酸钠、1.5份氧化猛、0.15份氧化铁计量后送入球磨中进行粉磨，球磨机内温度103°C，得到比表面积为418m2/kg的活性掺合料。该掺合料按照GB/T12957-2005进行水泥胶砂28天抗压强度比试验，K2S=0.76 ;按照GB/T1346-2011进行安定性试验，掺合料掺加50%时，安定性合格(试饼法)。
[0019]实施例四
利用由实施例三得到的活性掺合料制蒸压砖，蒸压砖配比为:活性掺合料44%、粉煤灰20%、碎石25%、水泥8%、脱硫石膏3% ;在180°C恒温蒸压6小时制得的蒸压砖外观完整、未有开裂，抗压强度16.5MPa、抗折强度3.4MPa，达到MU15强度等级。
[0020]对比试验
与实施例一相比，对比样一的活性掺合料(未掺加过碳酸钠、氧化锰、氧化铁，其它试验条件相同)掺加50%时按照GB/T1346-2011进行安定性试验，安定性不合格。
[0021 ]与实施例二相比，对比样二的活性掺合料(未掺加过碳酸钠、氧化锰、氧化铁，其它试验条件相同)掺加45%时按照GB/T1346-2011进行安定性试验，安定性不合格。
[0022]与实施例三相比，对比样三的活性掺合料(未掺加过碳酸钠、氧化锰、氧化铁，其它试验条件相同)掺加40%时按照GB/T1346-2011进行安定性试验，安定性不合格。
[0023]与实施例四相比，利用对比样三的活性掺合料(未掺加过碳酸钠、氧化锰、氧化铁，其它试验条件相同)按照实施例四的配比工艺制得的蒸压砖经蒸压养护后，砖体开裂。
【主权项】
1.一种建材用活性掺合料，其特征在于:由以下重量分数比的物料组成，矿渣35份、锰渣15份、半干法脱硫灰30?50份、过碳酸钠0.1?0.5份、氧化猛0.5?1.5份、氧化铁0.07?0.15份；所述物料计量后经球磨机粉磨制成粉状的活性掺合料。2.根据权利要求1所述的活性掺合料，其特征在于:所述活性掺合料的最优比表面积为 410 ?450m2/kg。3.根据权利要求1或2所述的一种建材用活性掺合料，其特征在于:所述的半干法脱硫灰为电厂烟气经半干法脱硫装置脱硫得到的脱硫灰，其亚硫酸钙含量为2?15%，游离氧化钙含量为2?7%。4.根据权利要求3所述的一种建材用活性掺合料，其特征在于:所述的矿渣为炼铁工序中经水淬得到的颗粒状矿渣。5.根据权利要求3所述的一种建材用活性掺合料，其特征在于:所述的过碳酸钠为工业级粉末，有效含量90%以上。6.根据权利要求3所述的一种建材用活性掺合料，其特征在于:所述的氧化锰为工业级粉末，有效含量90%以上。7.根据权利要求3所述的一种建材用活性掺合料，其特征在于:所述的氧化铁为工业级粉末，有效含量90%以上。
【专利摘要】一种建材用活性掺合料,针对电厂半干法脱硫灰中因亚硫酸钙和游离氧化钙成分而存在的安定性问题，通过添加氧化、催化助剂使其在球磨机中进行改性，解决了半干法脱硫灰的安定性问题；该脱硫灰与锰渣、矿渣等材料共同制成具有较高活性的活性掺合料，可广泛应用于建材制品生产。
【IPC分类】C04B18/04, C04B18/14, C04B14/30, C04B18/12, C04B22/10
【公开号】CN105384375
【申请号】CN201510921429
【发明人】刘进武
【申请人】文登蓝岛建筑工程有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月14日