[發明專利]一種用于水泥和混凝土中的改性脫硫灰及其制備方法

無效

• 申請號: 201310726016.6
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103803828A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 文蓓蓓;高博;陳向明;尹述偉;王念;李方艷
• 申請（專利權）人: 武漢武新新型建材有限公司
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明屬于混凝土材料技術領域，具體涉及一種用于水泥和混凝土中的低膨脹改性脫硫灰及其制備方法。

背景技術

干法脫硫主要采取NID脫硫工藝。NID技術是以生石灰或消石灰作為吸收劑,與除塵器捕集下來的具有一定堿性的循環飛灰混合增濕后注入反應器,使之均勻地分布于熱態煙氣中。此時,吸收劑表面水分被蒸發,煙氣得到冷卻,但濕度增加,煙氣中的SO₂、HCl等酸性組分被吸收生成CaSO₃.0.5H₂O和CaCl₂.4H₂O。被除塵器捕集下來的脫硫終產物和未反應完全的吸收劑再部分注入混合增濕裝置,并補充新鮮吸收劑后進行再循環，從而大大提高了吸收劑的利用率。

干法脫硫灰目前在混凝土中，由于其亞硫酸鹽含量高達18.88%，導致混凝土后期體積膨脹不穩定，且干法脫硫灰的性能變化大，雜質含量及種類也較多，尤其是亞硫酸鹽含量偏高而無法使用，目前只能堆棄處理，造成資源浪費和二次污染，至今無法應用在混凝土中。

CN201010546668.8指出一種快速氧化劑，但未指明轉化率，經過實驗證明存在亞硫酸根被氧化鋁不高而無法應用到水泥工業的缺陷，且沒有就具體應用在水泥工業中的技術做相應的探索。

在《第五屆全國大氣污染治理暨脫硫脫硝（氮）、汞、二氧化碳排放控制、除塵技術創新大會》刊物中《半干半濕煙氣脫硫灰綜合利用研究》文章對在水泥熟料中添加不同比例的脫硫灰制水泥混合材進行研究，研究結果表明半干半濕煙氣脫硫灰可用來生產磚和水泥混合材等原料，但并未說明具體配方、產品性能和使用方法。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于水泥和混凝土中的改性脫硫灰，其硫酸鈣轉化率高，摻入水泥固化成型后早期抗壓強度高、膨脹率低。

一種用于水泥和混凝土中的改性脫硫灰，由脫硫灰在常溫下與氧化劑混合制得，其氧化劑成分為二氧化錳、醋酸和脫硫渣；改性脫硫灰中CaSO₄.2H₂O的轉化率為95-98%。

按上述方案，所述氧化劑成分按質量比為：

二氧化錳70-80wt%、醋酸5-10wt%、脫硫渣10-25wt%。

按上述方案，水泥和混凝土中改性脫硫灰的摻量按質量分數計為5%-25%。

一種用于水泥和混凝土中的改性脫硫灰的制備方法，包括向脫硫灰中加入氧化劑，使得CaSO₄.2H₂O的轉化率為95-98%；其中氧化劑成分為二氧化錳、醋酸和脫硫渣；所述氧化劑成分按質量比為：二氧化錳70-80wt%、醋酸5-10wt%、脫硫渣10-25wt%。

混凝土后期體積安定性是否合格主要取決于具有足夠大的抗拉強度，當混凝土抗拉強度大于殘存的亞硫酸鹽繼續反應轉化成硫酸鹽而產生的體積膨脹應力，則混凝土后期不會因殘存的亞硫酸鹽繼續反應而產生裂紋。CaSO₄.2H₂O的轉化率越高，改性脫硫灰的添加對水泥和混凝土的不良影響越小。

本發明的有益效果：

所得改性脫硫灰中CaSO₄.2H₂O的轉化率達到了95-98%，添加到水泥和混凝土中，早期抗壓強度顯著增大，完全固化后抗壓強度幾乎沒有降低，且膨脹應力小。

具體實施方式

以下實施例進一步解釋本發明的技術方案，但不作為對本發明保護范圍的限制。

脫硫灰的主要礦物組成為CaSO₃.0.5H₂O和CaCO₃，還有少量的Ca(OH)₂，以及含玻璃相和莫來石的粉煤灰等。煙氣脫硫時因加入的石灰較多，鈣硫比較高，故CaCO₃較多。

氧化劑的配制：

組成成分按質量比為：二氧化錳70-80wt%、醋酸5-10wt%、脫硫渣10-25wt%。

用于水泥和混凝土中的改性脫硫灰的制備：

向脫硫灰中加入上述氧化劑，使得CaSO₄.2H₂O的轉化率為95-98%。CaSO₄.2H₂O的轉化率即為原脫硫灰中被氧化為CaSO₄.2H₂O的CaSO₃.0.5H₂O所占的比例。