专利名称：：一种脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料及其制备方法，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：随着发电厂烟气脱硫工程的实施和推进，产生了大量的脱硫副产品一脱硫石膏。预计，近几年全国烟气脱硫石膏的年产量约达2000万t。因此，按资源化和可持续发展观点研究脱硫石膏及其在建材工业中的应用，具有重要意义。脱硫石膏是一种非常好的建材资源，其颗粒细小且粒度分布比较集中，水化形成的晶体比较规则，其中二水硫酸钙含量高达95%,是与天然石膏等效的原材料。在国外特别是欧洲，几乎所有的脱硫石膏都被广泛应用于建材行业。国内对脱硫石膏的综合处理和应用已经起步，脱硫石膏的生产与应用蕴藏着巨大的市场机遇。但是脱硫石膏存在颗粒级配较差、游离水大、标稠用水量大、含水溶性盐较多等缺点，导致其利用率较低。钢渣是炼钢过程中排出的熔渣一工业副产品，形成温度较高，晶体发育较好，导致其活性较低。钢渣的利用率在我国一直较低，主要应用于筑路回填，因此，要充分利用钢渣，就必须激发其活性。近年来将钢渣应用于其他领域的研究逐步增加。目前对钢渣的研究主要是从增大其比表面积、热力激发、掺加化学、矿物激发剂以及复合激发剂等方面来提高钢渣的活性。所用的化学及矿物激发剂一般为硅酸钠、石灰、石膏等。以循环经济的观点给出应对措施，实现工业废弃物资源化，妥善解决脱硫石膏和钢渣等工业副产品的处置、利用问题，不仅能产生良好的环境效益，而且能创造可观的经济效益和社会效益。起初，脱硫石膏与其他工业废弃物的利用研究主要集中在脱硫石膏与粉煤灰、矿渣等工业废弃物的结合利用研究上。粉煤灰、矿渣等主要含有Si、Al、Fe等的各种氧化物，在石膏制品中，掺入一定量的粉煤灰、矿渣，能够改善石膏固有的一些缺点，如耐水性差等，并能降低其生产成本，且完全符合国家产业政策导向。向脱硫石膏中掺加粉煤灰、矿渣等废弃物所用的激发剂，一般是硫酸盐、酸、石灰、NaOH以及十二水硫酸铝钾、硫酸铝、硅酸钠为原料复合激发剂，还有的是掺加矿物激发剂来激发废弃物的活性。这样得出的复合材料抗压、透气、吸水性等都得到了较好的改善。但是，目前对于脱硫石膏与钢渣复合的研究却未见报道，国内外对该领域的研究尚属空白。研究表明天然石膏对钢渣活性有较大激发作用，在钢渣水泥中，当用石膏作激发剂时，钢渣水泥的水化产物主要是水化硅酸钙和钙矾石，但数量有限，如加入少量水泥熟料，可提高溶液中Ca(OH)2的浓度，生成较多的水化硅酸钙和钙矾石。CaS(V2H20激发重构钢渣时，会发生水化反应并生成AFt(水化硫铝酸钙)，与铁相物质(C2F和QA2F等)反应生成水化硫铁铝酸钙及他们的固溶体，很快结晶并形成晶核，促进其它胶凝性矿物的水化和结晶。此外，还可以激发活性物质发生二次水化反应，如式(1)--(4)所示。CaS04.2H20+C-A-H+"H20—AFt(1)CaS04'2H20+C6A2F+"H20—水化硫铁铝酸钙(2)C2F+CaS04'2H20+C-A-H+"H20—水化硫铁铝酸f丐(3)活性Al203+Ca(OH)2+CaS04'2H20+mH20—AFt(4)而脱硫石膏与天然石膏的成分相同，脱硫石膏与钢渣混合反应产生的胶结材料理论上在空气中自然养护条件下也具有一定强度，在添加少量激发剂等外加剂时，新型胶凝材料强度明显增加，因此，脱硫石膏与钢渣的复合成为可能。
发明内容本发明为了解决钢渣、脱硫石膏利用率低的问题，提供了一种脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，具有一定的力学强度，可用于非承重墙的内隔墙材等，并能大量利用钢渣与脱硫石膏，同时能够扩大这两种材料的应用领域。本发明还提供了上述脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，含有以下重量百分比计的原料65%-95%的脱硫石膏、5%-35%的钢渣以及占上述两者重量之和的0.1%-5%的激发剂；所述脱硫石膏与钢渣的重量百分比之和为100%。所述激发剂为水泥熟料、石灰、硅酸钠、高岭土、硫酸铝钾、硫酸铝、硫酸钠、硬脂酸、三乙醇胺中几种的混合物。所述的脱硫石膏比表面积为3800-4000cm2/g，细度为200-300目；钢渣比表面积为3000-4500cm2/g,细度为300~400目；水泥熟料比表面积为3200-3300cm2/g，石灰比表面积为3200-3300cm2/g。上述脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料的制备方法，包括以下步骤(1)将钢渣粉磨后过筛备用，脱硫石膏过筛滤去大颗粒，备用；(2)利用建筑石膏稠度仪测定胶凝材料的标准稠度用水量，量取标准稠度用水量的水，备用；(3)按配方比例称取上述处理过的钢渣和脱硫石膏，倒入混料罐中混合20~30min;(4)按配方比例称取激发剂，将激发剂掺入上述脱硫石膏与钢渣的混合物中混合均匀，再加入量好的水中混合均匀；或将激发剂先加入量好的水中搅拌均匀，再加入上述脱硫石膏与钢渣的混合物混合均匀；(5)将上述混合好的物料经搅拌、成型、养护，即得本发明的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料。为进一步提高产品的性能，步骤(5)中混合好的物料可采用以下养护方式中的任意一种进行养护(1)标准养护温度20土2。C，湿度95%;(2)空气中自然养护温度20土2。C;(3)空气中自然养护7天，然后每12小时在试样表面喷水养护；(4)空气中自然养护l天，然后放入养护箱中进行标准养护；(5)先将过筛的钢渣原料放入养护箱中养护7天，然后待试样成型再在空气中自然养护；(6)先将过筛的钢渣原料放入养护箱中养护7天，然后待试样成型再进行标准养护。本发明的有益效果是制备的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料是一种以脱硫石膏作为基体，钢渣作为填充体，通过掺入一定的复合激发剂而形成的一种复合胶凝材料，具有一定的力学强度，可用于非承重墙的内隔墙材等。本发明的复合材料将两种工业废渣结合在一起，充分提高了钢渣与脱硫石膏的利用率，变废为宝，同时能够形成一种保温、隔热、隔声性能良好的石膏材料。本发明所选用的激发剂具有价格低廉、碱度适中等优点，利于大规模生产。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，由下述重量百分比的原料制成取比表面积为3800-4000cm2/g，细度为300目的脱硫石膏850g，比表面积为3000-4500cm2/g，细度为300目的钢渣150g，激发剂20g，所述激发剂由分别占激发剂重量的百分比的20%、30%、50%的硅酸钠、高岭土、硫酸铝钾混合而成。采用以下方法制备(1)将钢渣在①500x500mm试验磨机中粉磨2-4小时，过筛备用；将脱硫石膏过筛滤去大颗粒，备用；(2)利用建筑石膏稠度仪测定胶凝材料的标准稠度用水量，用量筒量取标准稠度用水量的水，倒入搅拌锅中，备用；(3)称取上述配方量的脱硫建筑石膏、钢渣，倒入混料罐中混合20-30min;(4)称取配方量的激发剂加入到量好的水中搅拌均匀，再将步骤(3)中混合好的物料倒入搅拌锅中的水里，通过NJ-160A型净浆搅拌机搅拌120s，倒入40X40X160mm的模具中进行成型，20土2'C条件下在空气中自然养护至规定时间。实施例2所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，由下述重量百分比的原料制成脱硫石膏650g，钢渣350g，激发剂lg，所述激发剂由分别占激发剂重量的百分比的20%、30%、50%的硅酸钠、高岭土、硫酸铝钾混合而成。除养护方式改为温度20土2'C，湿度95%的标准养护外，制备方法同实施例l。实施例3所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，由下述重量百分比的原料制成脱硫石膏900g，钢渣100g，激发剂10g，所述激发剂由分别占激发剂重量的百分比的9%，30%，30%，31%的硅酸钠、硫酸铝、高岭土、硫酸铝钾混合而成。除养护方式改为在空气中自然养护(温度20土2。C)l天，然后放入养护箱中进行标准养护(温度20土2。C，湿度95%)夕卜，制备方法同实施例l。实施例4所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，由下述重量百分比的原料制成取比表面积为3800-4000cm2/g，细度为300目的脱硫石膏950g，比表面积为3000-4500cm2/g，细度为200目的钢渣50g，激发剂50g，所述激发剂由分别占激发剂重量的百分比的5%，40%，30%，25%的石灰、高岭土、硫酸铝钾、硫酸铝混合而成。采用以下方法制备(1)将钢渣在0)500x500mm试验磨机中粉磨2-4小时，过300目筛备用；将脱硫石膏过筛滤去大颗粒，备用；(2)利用建筑石膏稠度仪测定胶凝材料的标准稠度用水量，用量筒量取标准稠度用水量的水，倒入搅拌锅中，备用；(3)将过筛的钢渣原料放入养护箱中养护7天，随后称取上述配方量的脱硫建筑石膏、钢渣倒入混料罐中混合20-30min;(4)称取配方量的激发剂加入到量好的水中搅拌均匀，再将步骤(3)中混合好的物料倒入搅拌锅中的水里，通过NJ-160A型净桨搅拌机搅拌120s，倒入40X40X160mm的模具中进行成型，在空气中自然养护(温度20士2。C)至规定时间。实施例5所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，由下述重量百分比的原料制成脱硫石膏800g，钢渣200g，激发剂20g，所述激发剂由分别占激发剂重量的百分比的8%，45%，40%，7%的水泥熟料、高岭土、硫酸铝钾、硫酸钠混合而成。采用以下方法制备(1)将钢渣在0500x500mm试验磨机中粉磨2-4小时，过筛备用；将脱硫石膏过筛滤去大颗粒，备用；(2)利用建筑石膏稠度仪测定胶凝材料的标准稠度用水量，用量筒量取标准稠度用水量的水，倒入搅拌锅中，备用；(3)将过筛的钢渣原料放入养护箱中养护7天，随后称取上述配方量的脱硫建筑石膏、钢渣倒入混料罐中混合20-30min;(4)称取配方量的激发剂加入到量好的水中搅拌均匀，再将步骤(3)中混合好的物料倒入搅拌锅中的水里，通过NJ-160A型净浆搅拌机搅拌120s，倒入40X40X160mm的模具中进行成型，再进行标准养护(温度20士2'C，湿度95%)至规定时间。将实施例的胶凝材料进行性能测试，结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1.一种脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，其特征在于含有以下重量百分比计的原料65％-95％的脱硫石膏、5％-35％的钢渣以及占上述两者重量之和的0.1％-5％的激发剂；所述脱硫石膏与钢渣的重量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，其特征在于所述激发剂为水泥熟料、石灰、硅酸钠、高岭土、硫酸铝钾、硫酸铝、硫酸钠、硬脂酸、三乙醇胺中几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，其特征在于所述的脱硫石膏比表面积为3800-4000cm2/g，细度为200~300目；钢渣比表面积为3000-4500cm2/g，细度为300-400目。4.根据权利要求1或2所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料，其特征在于水泥熟料比表面积为3200-3300cm2/g，石灰比表面积为3200-3300cm2/g。5.—种权利要求1所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将钢渣粉磨后过筛备用，脱硫石膏过筛滤去大颗粒，备用；(2)利用建筑石膏稠度仪测定胶凝材料的标准稠度用水量，量取标准稠度用水量的水，备用；(3)按配方比例称取上述处理过的钢渣和脱硫石膏，倒入混料罐中混合2030min;(4)按配方比例称取激发剂，将激发剂掺入上述脱硫石膏与钢渣的混合物中混合均匀，再加入量好的水中混合均匀；或将激发剂先加入量好的水中搅拌均匀，再加入上述脱硫石膏与钢渣的混合物混合均匀；(5)将上述混合好的物料经搅拌、成型、养护，即得本发明的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(5)中混合好的物料可采用以下养护方式中的一种进行养护(1)标准养护温度20土2。C，湿度95%;(2)空气中自然养护温度20士2。C;(3)空气中自然养护7天，然后每12小时在试样表面喷水养护；(4)空气中自然养护l天，然后放入养护箱中进行标准养护；(5)先将过筛的钢渣原料放入养护箱中养护7天，然后待试样成型再在空气中自然养护；(6)先将过筛的钢渣原料放入养护箱中养护7天，然后待试样成型再进行标准养护。全文摘要本发明涉及一种脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料及其制备方法。所述的脱硫石膏基钢渣复合胶凝材料含有以下重量百分比计的原料65％-95％的脱硫石膏、5％-35％的钢渣以及占上述两者重量之和的0.1％-5％的激发剂；所述脱硫石膏与钢渣的重量百分比之和为100％。上述复合胶凝材料的制备方法为将钢渣、脱硫石膏过筛滤去大颗粒，倒入混料罐中混合20～30min；量取标准稠度用水量的水，倒入搅拌锅中，备用；然后称取激发剂，通过先掺法或同掺法加入上述脱硫石膏与钢渣的混合物中混匀；将上述混合好的物料经搅拌、成型、养护，即得。本发明将两种工业废渣结合在一起，充分提高了钢渣与脱硫石膏的利用率，变废为宝，同时能够形成一种保温、隔热、隔声性能良好的石膏材料。文档编号C04B18/14GK101538140SQ20091002052公开日2009年9月23日申请日期2009年4月17日优先权日2009年4月17日发明者史国普,伟姜,志王,范立瑛申请人:济南大学