本发明属于公路工程无机混合材料技术领域，尤其涉及一种无机结合料及其制备方法。
背景技术：
钢铁业是国民经济支柱产业，钢铁生产中球团、烧结过程会消耗大量的含硫煤炭燃料和矿石，同时排放出大量的SO2，2011年排放总量为251万吨，仅次于电力工业，位居全国第二位。
现有烟气脱硫技术可分为湿法、干法和半干法3种，其中半干法脱硫工艺由于脱硫效率高、工艺流程短、占地面积小、投资小等优点，兼有干法和湿法的一些特点，被广泛应用于我国钢铁、球烧烟气处理过程中。
半干法脱硫灰成分以亚硫酸钙为主，其含量可达40％，如果利用不合理，比如煅烧温度过高等，就可能释放出二氧化硫，造成二次污染；目前尚无成熟稳定的综合利用途径，大多露天堆放或填坑沟。随着节能减排政策的实施，脱硫灰的综合利用迫在眉睫。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种无机结合料及其制备方法，所述无机结合料以改性脱硫灰替代现有无机料中的部分白灰和粉煤灰，且本发明能够保证掺入改性脱硫灰后白灰粉煤灰无机混合料的性能，具有重要的社会意义和经济意义。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无机结合料，包括如下重量份数的原料：
白灰3～6份，粉煤灰8～15份，集料75～85份，氧化剂改性的脱硫灰浆体4～8份，水3～6份。
作为进一步的优选，所述白灰为建筑标准三级。
作为进一步的优选，所述粉煤灰为建筑标准三级。
作为进一步的优选，所述集料为符合公路工程集料试验规程JTG E42-2005的集料。
作为进一步的优选，所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
作为进一步的优选，所述氧化剂选自次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾。
一种无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合，得到所述无机结合料。
作为进一步的优选，所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液7～9份和脱硫灰1～3份混合搅拌均匀，得到改性的脱硫灰浆体。
作为进一步的优选，所述氧化剂水溶液的浓度为2～5％。
作为进一步的优选，所述混合搅拌的时间为20-60min。
本发明的有益效果是:
(1)本发明的无机结合料中以改性脱硫灰替代部分白灰和粉煤灰，且能够保证掺入改性脱硫灰后白灰粉煤灰无机结合料的性能。本发明将脱硫灰通过改性，应用于白灰粉煤灰无机混合料中，将废弃的脱硫灰再次资源利用，同时也解决了脱硫灰污染环境的问题，具有重要的社会意义和经济意义。
(2)现有脱硫灰中含有大量亚硫酸钙，其性质不稳定，在一定条件下会氧化成硫酸钙，引起体积膨胀，本发明在将其应用于无机结合料中时，将脱硫灰进行改性，使得其中的亚硫酸钙氧化为硫酸钙，降低了亚硫酸钙含量，使其性质稳定，确保了无机结合料的强度和质量。
(3)经实验证实，本发明添加改性脱硫灰浆体后的白灰粉煤灰无机结合料强度均达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定，实用性强，且制备方法简单。
具体实施方式
本发明通过提供一种无机结合料及其制备方法，将脱硫灰通过改性，应用于白灰粉煤灰无机混合料中，将废弃的脱硫灰再次资源利用，同时也解决了脱硫灰污染环境的问题。
为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：
本发明实施例无机结合料，包括如下重量份数的原料：
白灰3～6份，粉煤灰8～15份，集料75～85份，氧化剂改性的脱硫灰浆体4～8份，水3～6份。
所述白灰中有效含量是氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)的含量。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。
所述白灰和粉煤灰为建筑标准三级时即可达到本发明的效果。
所述集料是用于配制混凝土或砂浆的颗粒状松散材料，也称骨料。在混凝土中集料一般占体积的70～80％，主要起骨架作用。
所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
所述氧化剂选自次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠和过硼酸钾。
半干法脱硫灰成分以亚硫酸钙为主，其含量可达40％，过高的亚硫酸钙含量使其在用作水泥掺合料时受到限制，只能少量掺加；而次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾在碱性介质下具有很高的氧化性。脱硫灰中含有一定量的CaO，其水溶液呈碱性。因此，可利用次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾作为氧化剂将脱硫灰中的亚硫酸钙氧化为硫酸钙。
本发明实施例无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合，得到所述无机结合料。
所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液7～9份和脱硫灰1～3份混合搅拌均匀，得到改性的脱硫灰浆体。
所述氧化剂水溶液的浓度为2～5％。
为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之无机结合料及其制备方法。
实施例1
本发明实施例1无机结合料，按重量份数计，其组份包括：白灰3份，粉煤灰10份，集料85份，改性脱硫灰浆体4份，水6份，混合搅拌而成。
所述白灰为建筑标准三级。
所述粉煤灰为建筑标准三级。
所述集料为符合公路工程集料试验规程JTG E42-2005的集料。
所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
所述氧化剂为次氯酸钠。
本发明实施例1无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合而成。
所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液7份和脱硫灰1份混合搅拌均匀，得到改性的脱硫灰浆体。
所述氧化剂水溶液的浓度为2％。
无机料无侧限抗压强度测试结果如表1所示：
表1
JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中规定，各级公路用石灰稳定土的7d浸水抗压强度应符合表2的规定。
表2石灰稳定土的7d浸水抗压强度
从表1和表2可以看出，本发明实施例1添加改性脱硫灰浆体的白灰粉煤灰无机结合料强度达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定。
实施例2
本发明实施例2无机结合料，按重量份数计，其组份包括：白灰5份，粉煤灰8份，集料85份，改性脱硫灰浆体4份，水6份，混合搅拌而成。
所述白灰为建筑标准三级。
所述粉煤灰为建筑标准三级。
所述集料为符合公路工程集料试验规程JTG E42-2005的集料。
所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
所述氧化剂为过碳酸钠。
本发明实施例2无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合而成。
所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液9份和脱硫灰3份混合搅拌均匀，所述搅拌时间为20-60min，得到改性的脱硫灰浆体。
所述氧化剂水溶液的浓度为5％。
无机料无侧限抗压强度测试结果如表3所示。
表3
从表2和表3可以看出，本发明实施例2添加改性脱硫灰浆体的白灰粉煤灰无机结合料强度达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定。
实施例3
本发明实施例3无机结合料，按重量份数计，其组份包括：白灰3份，粉煤灰8份，集料85份，改性脱硫灰浆体6份，水4份，混合搅拌而成。
所述白灰为建筑标准二级。
所述粉煤灰为建筑标准三级。
所述集料为符合公路工程集料试验规程JTG E42-2005的集料。
所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
所述氧化剂为过硼酸钠。
本发明实施例3无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合而成。
所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液8份和脱硫灰2份混合搅拌均匀，得到改性的脱硫灰浆体。
所述氧化剂水溶液的浓度为3％。
无机料无侧限抗压强度测试结果如表4所示。
表4
从表2和表4可以看出，本发明实施例3添加改性脱硫灰浆体的白灰粉煤灰无机结合料强度达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定。
实施例4
本发明实施例4无机结合料，按重量份数计，其组份包括：白灰6份，粉煤灰15份，集料75份，改性脱硫灰浆体8份，水3份，混合搅拌而成。
所述白灰为建筑标准二级。
所述粉煤灰为建筑标准二级。
所述集料为符合公路工程集料试验规程JTG E42-2005的集料。
所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
所述氧化剂为过硼酸钾。
本发明实施例4无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合而成。
所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液8份和脱硫灰2份混合搅拌均匀，得到改性的脱硫灰浆体。
所述氧化剂水溶液的浓度为4％。
无机料无侧限抗压强度测试结果如表5所示。
表5
从表2和表5可以看出，本发明实施例3添加改性脱硫灰浆体的白灰粉煤灰无机结合料强度达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定。
实施例5
本发明实施例5无机结合料，按重量份数计，其组份包括：白灰4份，粉煤灰12份，集料80份，改性脱硫灰浆体5份，水4份，混合搅拌而成。
所述白灰为建筑标准三级。
所述粉煤灰为建筑标准三级。
所述集料为符合公路工程集料试验规程JTG E42-2005的集料。
所述脱硫灰是钢铁烧结、球团烟气工艺半干法脱硫产生的副产固体废弃物。
所述氧化剂为次氯酸钠和过碳酸钠。
本发明实施例5无机结合料的制备方法，所述方法包括：将氧化剂改性的脱硫灰浆体、白灰、粉煤灰、集料和水搅拌混合而成。
所述脱硫灰浆体的改性方法包括：按重量份数计，将氧化剂水溶液8份和脱硫灰2份混合搅拌均匀，得到改性的脱硫灰浆体。
所述氧化剂水溶液的浓度为5％。
无机料无侧限抗压强度测试结果如表6所示。
表6
从表2和表6可以看出，本发明实施例3添加改性脱硫灰浆体的白灰粉煤灰无机结合料强度达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
(1)本发明的无机结合料中以改性脱硫灰替代部分白灰和粉煤灰，且能够保证掺入改性脱硫灰后白灰粉煤灰无机结合料的性能。本发明将脱硫灰通过改性，应用于白灰粉煤灰无机混合料中，将废弃的脱硫灰再次资源利用，同时也解决了脱硫灰污染环境的问题，具有重要的社会意义和经济意义。
(2)现有脱硫灰中含有大量亚硫酸钙，其性质不稳定，在一定条件下会氧化成硫酸钙，引起体积膨胀，本发明在将其应用于无机结合料中时，将脱硫灰进行改性，使得其中的亚硫酸钙氧化为硫酸钙，降低了亚硫酸钙含量，使其性质稳定，确保了无机结合料的强度和质量。
(3)经实际使用证实，本发明添加改性脱硫灰浆体后的白灰粉煤灰无机结合料强度均达到JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范中所有道路基层和底基层的规定，实用性强，且制备方法简单。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。