CN107651926A - 生产纤维水泥制品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产纤维水泥制品的方法，包括如下步骤：(1)采用烟气处理剂对烟气进行干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料；所述烟气处理剂包括65～93重量份电石渣、5～25重量份氧化镁和1～6重量份催化剂；其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种，所述的烟气处理剂不含有氧化钙；(2)将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和任选的添加剂混合均匀，从而形成混合物；(3)将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过养护、烘干和切割，从而得到纤维水泥制品。本发明利用工业废水、工业固体废物获得了综合性能良好的纤维水泥制品。

Description

生产纤维水泥制品的方法
技术领域
本发明涉及一种生产纤维水泥制品的方法，尤其是一种基于电石渣的烟气脱硫脱硝、废水、固废一体化协同治理工艺生产纤维水泥制品的方法。
背景技术
纤维水泥制品是一种新兴的外墙材料，与现有的各种外墙板材相比，具有强度高、装饰效果好等特点。另外，纤维水泥制品的应用范围十分广泛。薄板可用于吊顶材料，可以穿孔作为吸音吊顶；常规板可用于墙体或装饰材料；厚板可当做LOFT钢结构楼层板、阁楼板、外墙保护板等，还可以用于外墙刮板、室内卫生间隔板等。
一方面，现有的大多纤维水泥制品的生产主要都使用硅质和钙质材料为主原料，这导致生产过高。我国对石灰的需求量很大，每年需开采数十亿吨石灰石，破坏生态环境，很多石灰石矿面临枯竭，所以采用其他材料代替钙质材料是很有必要的。电石渣是电石与水反应生成乙炔气体的过程中产生的工业废弃物。电石渣的主要成分是Ca(OH)2，同时还含有多种杂质，例如硫化物、氰化物、铁镁铝钙的氧化物等；需要对其进行合理利用。CN101642674B公开了一种电石渣预处理的湿法烟气脱硫工艺，以电石渣浆液作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫处理，在电石渣浆液中加入催化剂，并鼓入空气进行氧化反应，氧化反应后的电石渣浆液再作为脱硫剂进行烟气湿法脱硫处理。CN101816891A公开了一种电石渣预处理的臭氧法湿法烟气脱硫工艺，以电石渣作为脱硫剂对烟气进行湿法脱硫，在电石渣化渣过程中通入臭氧和氧气的混合气，进行氧化反应，氧化后的电石渣浆液作为脱硫剂进行烟气脱硫。上述工艺均为湿法脱硫工艺，容易产生大量工业废液。此外，如果可以采用烟气脱硫脱硝的副产物替代石灰石以获得纤维水泥制品，这可以节约石灰石用量，又降低生产成本。
另一方面，现有的纤维水泥制品大多都是采用石棉纤维或者玻璃纤维作为增强材料。但是，由于石棉纤维对人体健康有较大的危害，其应用正在逐步减少；美国等国家已经禁止使用。采用玻璃纤维来增强纤维水泥制品，价格又过于昂贵，不利于大量推广。采用纸浆、木屑作为增强材料的纤维水泥制品，不仅强度不够，而且其生产过程中使用的甲醛、三聚氰胺又会危害人体健康。因此，需要寻找合适的替代品。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种纤维水泥制品的生产方法，其既可以减少工业废液，还可以利用烟气脱硫脱硝副产物和工业固体废物，从而获得纤维水泥制品。根据本发明进一步的目的，其不需要使用玻璃纤维和石棉纤维，因而更加便宜和环保。
本发明提供一种生产纤维水泥制品的方法，包括如下步骤：
(1)采用烟气处理剂对烟气进行干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料；所述烟气处理剂包括65～93重量份电石渣、5～25重量份氧化镁和1～6重量份催化剂；其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种，所述的烟气处理剂不含有氧化钙；
(2)将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和任选的添加剂混合均匀，从而形成混合物；和
(3)将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过养护、烘干和切割，从而得到纤维水泥制品。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述的电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品；所述的氧化镁为粒度小于100目的粉体，其活性氧化镁含量大于70wt％。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述烟气处理剂由以下组分组成：
1)92重量份电石渣，5重量份氧化镁和3重量份二氧化钛；或者
2)87.6重量份电石渣，10重量份氧化镁和2.4重量份氢氧化铝；或者
3)83重量份电石渣，15重量份氧化镁和2重量份五氧化二钒。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述的烟气处理剂为干粉状。
根据本发明的方法，优选地，在步骤(1)的干法脱硫脱硝过程中，所述烟气的二氧化硫含量为380～680mg/Nm3、氮氧化物含量为380～500mg/Nm3、氧气含量为15～20vol％、流速为3～5m/s、且温度为125～145℃。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，胶凝材料、工业固体废物和木浆纤维的重量配比为40～80:3～9:3～8；且所述工业废水为所述胶凝材料重量的55～75wt％。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，所述工业固体废物选自水渣、钢渣、粉煤灰、建筑垃圾中的一种或多种；所述添加剂选自密度调节剂、阻燃剂、消泡剂、粘度调节剂、絮凝剂或防水剂中的一种或多种；且所述工业废水为不含有机物的工业碱废水。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和添加剂混合均匀，从而形成混合物；胶凝材料和添加剂的重量配比为40～80:5～10；且所述添加剂为珍珠岩。
根据本发明的方法，优选地，步骤(3)中，所述的养护在温度为20～60℃、且湿度为50～100％下进行；所述的烘干在温度为110～130℃下进行，烘干后的板坯的含水率小于等于3％。
根据本发明的方法，优选地，该方法还包括在养护之前采用一对压花辊对所述板坯进行压制花纹的步骤。
本发明的方法充分利用电石渣的特性，将其用于烟气脱硫脱硝，所得胶凝材料与木浆纤维、工业固体废物、工业废水混合，进而形成纤维水泥制品。采用本发明的方法所得产品不仅防火性能较强，而且添加的纤维材料不易成团，减少了颗粒流失。本发明对电石渣、固废、废水进行二次利用，实现了资源的循环化利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
纤维水泥制品，又称为水泥纤维制品，是以硅脂质、钙质材料为主原料，加入纤维，经过制浆、抄取、加压、养护而成的一种新型建筑材料。本发明的纤维水泥制品的实例包括但不限于纤维水泥板。本发明的纤维水泥制品的生产方法包括如下步骤：(1)烟气脱硫脱硝步骤；(2)混合步骤；(3)成型步骤。下面进行详细介绍。
<烟气脱硫脱硝步骤>
本发明的烟气脱硫脱硝步骤为采用烟气处理剂对烟气进行干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料。本发明的烟气处理剂包括65～93重量份电石渣、5～25重量份氧化镁和1～6重量份催化剂；其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种，且所述的烟气处理剂不含有氧化钙。
本发明的烟气处理剂以电石渣为主料，氧化镁为辅料，并添加合适的催化剂。这样可以使得电石渣的功能得以充分发挥，兼具脱硫和脱硝功能，并且可以降低单位脱除量下的电石渣用量。本发明的烟气处理剂不含有氧化钙。所谓单位脱除量下的电石渣用量表示脱除相同量的烟气所需要的电石渣的重量。本发明发现，氧化钙并不能显著降低单位脱除量下的电石渣用量。
本发明的烟气处理剂可以为干粉状。这样可以直接将烟气处理剂与烟气混合，进而对烟气进行SO2和NOX的脱除。例如，将脱硫脱硝剂干粉与预除尘后的烟气在烟气管道充分混合，然后进入吸收塔进行脱硫脱硝处理，脱硫脱硝后的烟气由烟囱排出。本发明的烟气处理剂可以采用常规的方法制备。例如将电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀得到产品。
本发明的烟气处理剂可以包括如下组分：电石渣、氧化镁和催化剂。电石渣的用量为65～93重量份，优选为80～92重量份，更优选为83～86重量份。氧化镁的用量为5～25重量份，优选为5～15重量份，更优选为10～15重量份。催化剂的用量为1～6重量份，优选为2～3重量份，更优选为2～2.5重量份。将上述组分的用量控制在上述范围，可以改善在相同用量的烟气处理剂下的脱硫效果和脱硝效果。
在本发明中，电石渣为工业废物；优选为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣的粒度可以小于200目，优选小于250目，更优选小于300目。采用上述电石渣，有利于改善脱硫脱硝效果。
在本发明中，氧化镁可以为粒度小于100目的粉体，优选小于150目的粉体。本发明的氧化镁中，活性氧化镁含量可以大于70wt％，优选为70wt％～85wt％，更优选为80wt％～85wt％。采用上述氧化镁，有利于改善脱硫脱硝效果。
在本发明中，催化剂可以选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种。优选地，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5中的一种或多种。更优选地，所述的催化剂为TiO2、Al(OH)3或V2O5。根据本发明的一个实施方式，所述的催化剂为Al(OH)3或V2O5。V2O5是最优选的。
根据本发明的一个具体实施方式，所述烟气处理剂由以下组分组成：92重量份电石渣，5重量份氧化镁和3重量份二氧化钛。根据本发明的另一个具体实施方式，所述烟气处理剂由以下组分组成87.6重量份电石渣，10重量份氧化镁和2.4重量份氢氧化铝。根据本发明的再一个具体实施方式，所述烟气处理剂由以下组分组成：83重量份电石渣，15重量份氧化镁和2重量份五氧化二钒。本发明发现，上述组分和用量的所述烟气处理剂可以更好地改善脱硫脱硝效果，并且降低单位脱除量下的电石渣用量。
采用上述烟气处理剂进行干法烟气脱硫脱硝。根据本发明的一个实施方式，将脱硫脱硝剂干粉与烟气在烟气管道充分混合，然后进入吸收塔进行脱硫脱硝处理，脱硫脱硝后的烟气由烟囱排出。在步骤(1)的烟气脱硫脱硝过程中，所述烟气的二氧化硫含量可以为380～680mg/Nm3、氮氧化物含量可以为380～500mg/Nm3、氧气含量可以为15～20vol％、流速可以为3～5m/s、且温度可以为125～145℃。优选地，所述烟气的二氧化硫含量可以为500～650mg/Nm3、氮氧化物含量可以为380～450mg/Nm3、氧气含量可以为15～18vol％、流速可以为3.5～3.8m/s、且温度可以为130～135℃。上述烟气参数均表示烟气入口处的参数；烟气出口处的参数根据实际脱硫脱硝情况而定。采用上述工艺参数，有利于获得质量稳定的胶凝材料，从而有利于纤维水泥制品的生产。
<混合步骤>
将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和任选的添加剂混合均匀，从而形成混合物。胶凝材料、工业固体废物和木浆纤维的重量配比为40～80:3～9:3～8。优选地，胶凝材料、工业固体废物和木浆纤维的重量配比为60～70:4～8:5～6。所述工业废水为所述胶凝材料重量的55～75wt％；优选为60～65wt％。将上述原料控制在上述范围，可以充分保证纤维水泥制品的综合性能。优选地，将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和添加剂混合均匀，从而形成混合物。胶凝材料、工业固体废物和木浆纤维的重量配比如前所述。胶凝材料和添加剂的重量配比为40～80:5～10；优选为40～80:5～8。上述混合的方法并没有特别限制。作为优选，将胶凝材料、工业固体废物和任选的添加剂用工业废水混合形成料浆；将木浆纤维用解松机松解，经过磨浆机制成浆液；然后将浆液与料浆进行混合。这样可以改善木浆纤维的分散性，避免成团。
在本发明中，工业固体废物可以选自水渣、钢渣、粉煤灰、建筑垃圾中的一种或多种；优选为水渣、水渣和建筑垃圾的组合、或者钢渣和粉煤灰的组合；更优选为重量比为1:1～2的水渣和建筑垃圾的组合、或者重量比为1:1～2的钢渣和粉煤灰的组合。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。钢渣是炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。水渣是把熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却而形成的，因而不同于钢渣。建筑垃圾是以建筑垃圾为原料，粉碎而成的固废。根据本发明的一个实施方式，所述掺和料为钢渣、水渣或建筑垃圾。这样可以降低粉煤灰的用量。
在本发明中，添加剂可以选自密度调节剂、阻燃剂、消泡剂、粘度调节剂、絮凝剂或防水剂中的一种或多种。密度调节剂的实例包括珍珠岩。阻燃剂的实例包括三水合氧化铝(氢氧化铝)。消泡剂的实例包括二氧化硅。絮凝剂的实例包括明矾。防水剂的实例包括但不限于碳酸钙、滑石粉和石灰。根据本发明的一个实施方式，所述添加剂为珍珠岩。这样有利于改善纤维水泥制品的综合性能。本发明的工业废水为不含有机物的工业碱废水。上述类型的工业废水更加有利于纤维水泥制品的质量稳定。
本发明的粘度调节剂的实例包括轻质集料、树脂。轻质集料可以选自粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、自燃煤矸石轻集料或煤渣的一种或多种。粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺入适量石灰(或电石渣)、石膏、外加剂等制成的轻骨料。粘土陶粒是以粘土等为主要原料，经加工制成的陶粒。页岩陶粒是采用页岩为原料，经高温、焙烧精制而成的陶粒。自燃煤矸石轻集料是以自燃煤矸石为原料获得的轻集料。煤渣是火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣，又称炉渣。
<成型步骤>
本发明的成型步骤为将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过养护、烘干和切割，从而得到纤维水泥制品。任选地，该方法还包括在养护之前采用一对压花辊对所述板坯进行压制花纹的步骤。
板坯可以采用本领域已知的抄取法条件制成，这里不再赘述。优选地，将各个固体原料(胶凝材料、工业固体废物、添加剂)的粒度控制在200目以上，优选为250目以上。
养护可以在温度为20～60℃、且湿度为50～100％下进行。例如，在温度为50～60℃、且湿度为80～100％下进行10～15小时。养护完成后，进行烘干。所述的烘干在温度为110～130℃下进行，烘干后的板坯的含水率小于等于3％。烘干后，进行切割和砂光，从而获得纤维水泥制品。
以下制备例和实施例中的“份”表示重量份，除非特别声明。
以下实施例纤维水泥制品的性能采用JC/T412.1-2006进行测试，并根据GB/T5464-1999测试不燃性，根据GB/T 7019-1997测试其他性能。。
制备例1
该烟气处理剂由5重量份氧化镁、3重量份催化剂和92重量份电石渣组成。氧化镁的活性氧化镁大于70wt％、粒度小于100目的粉体，催化剂为TiO2，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀后得到烟气处理剂。
制备例2
该烟气处理剂由10重量份氧化镁、2.4重量份催化剂和87.6重量份电石渣组成。氧化镁的活性氧化镁大于75wt％、粒度小于100目的粉体，催化剂为Al(OH)3，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀后得到烟气处理剂。
制备例3
该烟气处理剂由15重量份氧化镁、2重量份催化剂和83重量份电石渣组成。氧化镁的活性氧化镁大于80wt％、粒度小于100目的粉体，催化剂为V2O5，电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。电石渣、氧化镁和催化剂混合均匀后得到烟气处理剂。
实施例1
(1)采用制备例1的烟气处理剂进行烟气干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料。入口处的烟气的二氧化硫含量为620mg/Nm3、氮氧化物含量为430mg/Nm3、氧气含量为15vol％、流速为3.5m/s、且温度为130℃。
(2)将胶凝材料与工业固体废物(水渣)、木浆纤维、添加剂和不含有机物的工业碱废水混合均匀，从而形成混合物；和
(3)将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过在温度为50℃、湿度为60％的条件下养护12小时、在120℃烘干至含水率小于3％，然后经过切割、砂光，得到纤维水泥制品。板坯不使用压力机。
纤维水泥制品的物料配比和检测结果参见表1和表2。该实施例得到的纤维水泥板成品属于低密度级，一般用于低档建筑吊顶隔墙等部位。
表1、纤维水泥制品的物料配比
原料 胶凝材料 水渣 木浆纤维 工业废水 珍珠岩
用量(Kg) 6 0.424 0.5 3.6 0.5
表2、纤维水泥制品的检测结果
密度D/(g/m3) 0.95
含水率/％ 3
湿胀率/％ 0.19
不燃性 A级
实施例2
(1)采用制备例1的烟气处理剂进行烟气干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料。入口处的烟气的二氧化硫含量为620mg/Nm3、氮氧化物含量为430mg/Nm3、氧气含量为15vol％、流速为3.5m/s、且温度为130℃。
(2)将胶凝材料与工业固体废物(钢渣、粉煤灰)、木浆纤维和不含有机物的工业碱废水混合均匀，从而形成混合物；和
(3)将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过在温度为50℃、湿度为60％条件下养护12小时、在120℃烘干至含水率小于3％，然后经过切割、砂光，得到纤维水泥制品。板坯不使用压力机。
纤维水泥制品的物料配比和检测结果参见表3和表4。该实施例得到的纤维水泥板成品属于中密度级，一般用于中档的建筑隔墙吊顶。
表3、纤维水泥制品的物料配比
原料 胶凝材料 钢渣 木浆纤维 工业废水 粉煤灰
用量(Kg) 6 0.4 0.5 3.6 0.4
表4、纤维水泥制品的检测结果
密度D/(g/m3) 1.2
吸水率/％ 33
不透水性 24h检验后允许板面出现湿痕，但不得出现水滴。
湿胀率/％ 0.20
不燃性 A级
实施例3
(1)采用制备例1的烟气处理剂进行烟气干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料。入口处的烟气的二氧化硫含量为620mg/Nm3、氮氧化物含量为430mg/Nm3、氧气含量为15vol％、流速为3.5m/s、且温度为130℃。
(2)将胶凝材料与工业固体废物(水渣、建筑垃圾)、木浆纤维和不含有机物的工业碱废水混合均匀，从而形成混合物；和
(3)将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过在温度为50℃、湿度为60％条件下养护12小时、在120℃烘干至含水率小于3％，然后经过切割、砂光，得到纤维水泥制品。板坯使用压力机。
纤维水泥制品的物料配比和检测结果参见表5和表6。该实施例得到的纤维水泥板成品属于高密度级，一般用于高档建筑的钢结构外墙，钢结构楼板等。
表5、纤维水泥制品的物料配比
原料 胶凝材料 水渣 木浆纤维 工业废水 建筑垃圾
用量(Kg) 6 0.4 0.5 3.6 0.4
表6、纤维水泥制品的检测结果
密度D/(g/m3) 1.5
吸水率/％ 23
不透水性 24h检验后允许板面出现湿痕，但不得出现水滴。
湿胀率/％ 0.20
不燃性 A级
抗冻性 经25次冻融循环，未出现破裂，分层
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种生产纤维水泥制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用烟气处理剂对烟气进行干法脱硫脱硝，从而形成胶凝材料；所述烟气处理剂包括65～93重量份电石渣、5～25重量份氧化镁和1～6重量份催化剂；其中，所述的催化剂选自TiO2、Al(OH)3、V2O5、WO3、K2O、双核酞菁钴铁(II)或CaSiO3中的一种或多种，所述的烟气处理剂不含有氧化钙；
(2)将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和任选的添加剂混合均匀，从而形成混合物；和
(3)将该混合物用抄取法制成板坯，然后经过养护、烘干和切割，从而得到纤维水泥制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品；所述的氧化镁为粒度小于100目的粉体，其活性氧化镁含量大于70wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述烟气处理剂由以下组分组成：
1)92重量份电石渣，5重量份氧化镁和3重量份二氧化钛；或者
2)87.6重量份电石渣，10重量份氧化镁和2.4重量份氢氧化铝；或者
3)83重量份电石渣，15重量份氧化镁和2重量份五氧化二钒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的烟气处理剂为干粉状。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)的干法脱硫脱硝过程中，所述烟气的二氧化硫含量为380～680mg/Nm3、氮氧化物含量为380～500mg/Nm3、氧气含量为15～20vol％、流速为3～5m/s、且温度为125～145℃。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，胶凝材料、工业固体废物和木浆纤维的重量配比为40～80:3～9:3～8；且所述工业废水为所述胶凝材料重量的55～75wt％。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述工业固体废物选自水渣、钢渣、粉煤灰、建筑垃圾中的一种或多种；所述添加剂选自密度调节剂、阻燃剂、消泡剂、粘度调节剂、絮凝剂或防水剂中的一种或多种；且所述工业废水为不含有机物的工业碱废水。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将胶凝材料与工业固体废物、木浆纤维、工业废水和添加剂混合均匀，从而形成混合物；胶凝材料和添加剂的重量配比为40～80:5～10；且所述添加剂为珍珠岩。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的养护在温度为20～60℃、且湿度为50～100％下进行；所述的烘干在温度为110～130℃下进行，烘干后的板坯的含水率小于等于3％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括在养护之前采用一对压花辊对所述板坯进行压制花纹的步骤。
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