一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法
【专利摘要】本发明涉及了一种石膏基复合胶凝材料的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将亚硫酸钙型脱硫石膏与改性剂一起混合均匀，其中矿物改性剂为10-30％粉煤灰(煤矸石)；化学改性剂为1-5％可溶性硫酸盐；(2)把混合均匀的亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂置于450-650℃的沸腾炉中(或利用发电和钢铁企业废气加热)，保持氧化气氛下煅烧20-40min，亚硫酸钙氧化为II型无水石膏，粉煤灰(煤矸石)吸收残余碱性脱硫剂活化为活性粉煤灰(煤矸石)。该方法制备的石膏基复合胶凝材料具有强度高，耐水性好，低碳环保等优点。本发明工艺简单，加热时可以利用电厂或钢厂废气资源，是目前解决亚硫酸钙型脱硫石膏无法高效利用难题的有效方法，降低了污染，有利于干法和半干法脱硫工艺的推广。
【专利说明】一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废渣改性处理综合利用领域，尤其本发明涉及一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法。
【背景技术】
[0002]近年来由于我国大气污染日益严重，全民环保意识不断增强，国家对电厂、钢厂等企业的烟气脱硫处理要求越来越严格，同时也产生了大量的脱硫副产物。到2013年，我国每年排出脱硫副产物近亿 吨，其中亚硫酸钙型脱硫石膏占1000多万t，而且排放量每年都在增长。现在主流脱硫工艺可以分三种:干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。根据脱硫工艺的不同，脱硫副产物大致可分为两类:干法/半干法亚硫酸钙型脱硫石膏、湿法脱硫石膏。目前，湿法脱硫石膏的应用已经很成熟，但是针对亚硫酸钙型脱硫石膏的综合利用研究较少，大量的亚硫酸钙型脱硫石膏仍然在露天堆放，不仅对环境造成二次污染，还会占用土地资源，此外亚硫酸钙型脱硫石膏没有得到合理应用也是一种资源的浪费。
[0003]亚硫酸钙型脱硫石膏的理化特性对其综合利用产生很大的不利影响。亚硫酸钙型脱硫石膏中存在未反应的脱硫剂(一般是氧化钙或氢氧化钙)和大量的亚硫酸钙，若直接大量应用在胶凝材料生产中，过高的氢氧化钙和亚硫酸钙在水化过程中会使制品体积膨胀，造成制品的体积安定性不良，鉴于以上原因，亚硫酸钙型脱硫石膏的资源化利用受到限制，尚未形成产业化。目前将亚硫酸钙型脱硫石膏进行低温氧化处理，把其中的亚硫酸钙氧化为硫酸钙(II型无水石膏)，制备石膏基胶凝材料，是一种附加值较高的利用方法。专利CN102701618A提出通过煅烧氧化亚硫酸钙型脱硫石膏为II型无水石膏，再掺入激发剂、保水剂、调凝剂等辅料，成功制备出符合JC/T517-2004《粉刷石膏》标准的高强环保型粉刷石膏。该方法没有充分利用亚硫酸钙型脱硫石膏中残留碱性脱硫剂，而且残留碱性脱硫剂对石膏的性能存在有害影响。本方法提出在低温煅烧氧化亚硫酸钙型脱硫石膏时掺入适量粉煤灰(煤矸石)组分，煅烧时粉煤灰(煤矸石)与残留碱性脱硫剂反应，获得活性粉煤灰(煤矸石)，对石膏基复合胶凝材料的强度和耐水性有明显的改善。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种有效利用亚硫酸钙型脱硫石膏的方法，即提供一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案:
[0006]一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法，包括以下步骤:
[0007](I)在亚硫酸钙型脱硫石膏中加入矿物改性剂与化学改性剂并将其混合均匀，其中矿物改性剂为10-30%粉煤灰(煤矸石)；化学改性剂为1-5%可溶性硫酸盐；
[0008](2)将混合均匀的亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂置于沸腾炉(或利用发电和钢铁企业的废气作为热源)中，在所述沸腾炉鼓风口持续鼓入空气，使沸腾炉内部为氧化气氛，并使所述亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂处于沸腾状态，在温度为450-650°C的条件下进行煅烧，20-40min后将其主要成分亚硫酸钙和粉煤灰(煤矸石)转变为II型无水石膏和活化粉煤灰(煤砰石)。
[0009]优选地，所述步骤(1)中混合的方式为矿物改性剂为搅拌混合，化学改性剂先充分溶于水中，在搅拌混合过程中以喷雾方式混合。
[0010]优选地，所述步骤(2)中煅烧制度为450-650°C、氧化气氛、时间为20_40min。。
[0011]本发明通过对亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂进行混合煅烧处理，得到煅烧亚硫酸钙型脱硫石膏(亚硫酸钙含量低于5% )，可以应用于生产石膏基复合胶凝材料。
[0012]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0013]1、本发明是将亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂在氧化气氛条件下煅烧为II型无水石膏和活化粉煤灰(煤矸石)，从而制备成石膏基复合胶凝材料。
[0014]2、本发明中将粉煤灰(煤矸石)与CaO或Ca(OH)2含量较高的亚硫酸钙型脱硫石膏混合均匀后煅烧，可以活化粉煤灰(煤矸石)，使其在早期(3-7天)就能水化反应生成强度和耐水性更高的CSH凝胶、钙矾石等，从而提高了石膏基复合胶凝材料的强度和耐水性。
[0015]3、本发明具有较好的经济效益、社会效益和环保效益。该研究符合国家节能减排的基本政策，既保护了生态环境，又为燃煤企业带来了新的经济增长点，真正实现了变废为宝，变害为利，对缓解工业生产带来的环境压力起到带头示范的作用
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
[0017]本实施例中利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备石膏基复合胶凝材料的原料按质量份数构成如下:
[0018]亚硫酸钙型脱硫石骨90 *%，粉煤灰10 %，外惨3 %的明帆和I 的无水硫Ife纳。
[0019]亚硫酸钙型脱硫石膏和粉煤灰搅拌混合，化学改性剂先充分溶于水中，在搅拌混合过程中以喷雾的方式混合。
[0020]将混合好的亚硫酸钙型脱硫石膏置于沸腾炉中，在所述沸腾炉鼓风口持续鼓入空气，使沸腾炉内部为氧化气氛，并使所述亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂处于沸腾状态，在温度为450°C的条件下进行煅烧，保温30min。本实施例中制备出的石膏基复合胶凝材料性能测试见表1。
[0021]表1石膏基复合胶凝材料主要性能
[0022]
【权利要求】
1.一种利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备高性能石膏基复合胶凝材料的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)在亚硫酸钙型脱硫石膏中加入矿物改性剂和化学改性剂，并混合均匀，其中矿物改性剂为10-30%粉煤灰(煤矸石)，化学改性剂为外掺1-5%可溶性硫酸盐； (2)将混合均匀的亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂置于沸腾炉中(或利用发电和钢铁企业废气)加热。在所述沸腾炉鼓风口持续鼓入空气，使沸腾炉内部为氧化气氛，并使所述亚硫酸钙型脱硫石膏和改性剂处于沸腾状态，在温度为450-650°C的条件下进行煅烧，20-40min后将其主要成分亚硫酸钙和粉煤灰(煤矸石)转变为II型无水石膏和活化粉煤灰(煤砰石)。
2.根据权利要求1所述的利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备石膏基复合胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中亚硫酸钙型脱硫石膏的矿物改性剂为10-30%粉煤灰(煤矸石)，化学改性剂为1-5%可溶性硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备石膏基复合胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中亚硫酸钙型脱硫石膏与改性剂的混合方式:矿物改性剂为搅拌混合；化学改性剂为先充分溶于水中，在搅拌混合过程中以喷雾方式混合。
4.根据权利要求1所述的利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备石膏基复合胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合均匀的亚硫酸钙型脱硫石膏的含水率为10-15%。
5.根据权利要求1所述的利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备石膏基复合胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中煅烧制度为450-650°C，空气氧化气氛，时间为20-40min。
【文档编号】C04B11/036GK103964714SQ201410178619
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】刘志刚, 霍超, 姚少巍, 白瑞英, 杨立荣, 魏庆敏, 封孝信 申请人:河北联合大学