CN104591559A

CN104591559A - 干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法

Info

Publication number: CN104591559A
Application number: CN201410826426.2A
Authority: CN
Inventors: 刘姚君; 汪澜; 刘进强
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2015-05-06

Abstract

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。

Description

干法脱硫灰矿渣水泥及其制备方法

技术领域

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

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SO₃及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。

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CaSO₃、CaSO₄、CaO、Ca(OH)₂和CaCO₃,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。

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SO₃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。另外，脱硫灰中的硫元素大多以CaSO₃的形式存在，而亚硫酸钙具有不稳定性，容易重新释放SO₂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。

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

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。

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。

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％。

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％。

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。

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％亚硫酸钙、1-13wt％硫酸钙、3-12wt％氢氧化钙、7-42wt％碳酸钙、1-4wt％氯化钙和0.4-20wt％粉煤灰。

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。

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。

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％。

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、10-36wt％的干法脱硫灰、2-30wt％的钢渣和3-6wt％的活性剂在混料机中混合均匀，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1-65wt％亚硫酸钙、1-13wt％硫酸钙、3-12wt％氢氧化钙、7-42wt％碳酸钙、1-4wt％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。

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点：

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。

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

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。

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。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1-65wt％亚硫酸钙、1-13wt％硫酸钙、3-12wt％氢氧化钙、7-42wt％碳酸钙、1-4wt％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、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。

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％。

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％。

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％。

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％的钢渣和3-6wt％的活性剂在混料机中混合均匀，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匀后，再混合成大样，制备成42.5MPa强等级矿渣水泥。

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。

表1，矿渣水泥实例1-6

实例	矿渣微粉	硅酸盐熟料粉	干法脱硫灰	钢渣	活性剂
						1	38	5	36	15	6
2	50	8	20	19	3
						3	43	9	15	30	3
4	62	8	10	15	5
						5	70	6	20	2	2
6	80	3	15	2	3

对表1中所示的实例1-6的矿渣水泥，进行性能测试，其技术参数如表2所示。

表2，实例1-6所示水泥的技术参数

表2的数据表明，本发明的各配方实例均能满足42.5MPa等级水泥的各项应用性能，说明本发明在成本上有明显优势，并满足市场需要。

以上实施例表明，本发明矿渣水泥因干法脱硫灰、矿渣掺量大，制备成本低廉，制备工艺相对简单，利用工业固废比例高。同时，实现了利用工业废渣、节能降耗、干法脱硫灰资源高效再生利用等多项效益。为绿色建材提供了一种新的经济的原料来源，还能快速有效地处理和利用半干法脱硫灰。实现干法脱硫灰资源的高效再生利用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

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1-65wt％亚硫酸钙、1-13wt％硫酸钙、3-12wt％氢氧化钙、7-42wt％碳酸钙、1-4wt％氯化钙和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％的钢渣和3-6wt％的活性剂在混料机中混合均匀，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1-65wt％亚硫酸钙、1-13wt％硫酸钙、3-12wt％氢氧化钙、7-42wt％碳酸钙、1-4wt％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。