[發(fā)明專(zhuān)利]一種工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣制備水硬性膠凝材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010144973.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111454007B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚宏斌;馬小玲;董發(fā)勤;楊飛華;張吉秀;李玉香;鄧秋林;王進(jìn)明;王進(jìn);王軍霞;賀小春;李芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B7/24
• 分類(lèi)號(hào): C04B7/24;C04B7/153;C04B7/22;C04B7/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本專(zhuān)利公開(kāi)了一種工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣制備水硬性膠凝材料的方法，將工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣與硫化劑混合均勻，還原分解得到硫化鈣；在硫化鈣中加入晶格調(diào)控劑、硅源、礦化劑后，低溫煅燒、冷卻得到熟料；將熟料粉磨，加入激發(fā)劑、調(diào)凝劑、防霜?jiǎng)┗旌虾螅玫剿残阅z凝材料，可作為3D打印材料。同已有技術(shù)方案相比，本方法生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣的資源化利用領(lǐng)域，具體涉及工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣的利用。

背景技術(shù)

工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣主要為工業(yè)副產(chǎn)石膏、干法脫硫灰或固硫渣中的一種。

石膏是硫酸鹽礦物，其化學(xué)分子式為CaSO₄·xH₂O。石膏分為天然石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏。目前，工業(yè)副產(chǎn)石膏原料主要為磷石膏、脫硫石膏、鈦石膏，還有少量氟石膏、檸檬酸石膏、鹽石膏等。干法脫硫灰，主要含亞硫酸鈣，利用消石灰在高濕度吸收塔與煙氣中二氧化硫反應(yīng)脫硫得到的灰渣，在中溫氧化環(huán)境容易生成硫酸鈣。固硫渣為循環(huán)流化床鍋爐（爐內(nèi)噴鈣）產(chǎn)生的廢渣，通過(guò)分選粉煤灰后的渣，主要含硫酸鈣。

磷石膏是濕法磷酸工業(yè)的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1噸磷肥（以P₂O₅計(jì)算）約產(chǎn)生4.5～5.0噸磷石膏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)磷石膏排放量達(dá)8000萬(wàn)噸，而歷年來(lái)磷石膏的堆放量，累計(jì)超過(guò)3億噸。在全國(guó)范圍，2015年我國(guó)磷石膏的綜合利用率僅為30%。剩余的石膏，就近堆放，企業(yè)每年為此花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi)用于建設(shè)渣場(chǎng)及其運(yùn)行管理。磷石膏含未分解磷礦、游離磷酸、氟化物等雜質(zhì)，大量堆放會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題，污染土壤、大氣和水體。如何對(duì)其進(jìn)行合理地處置和處理是其面臨的重要問(wèn)題。

脫硫石膏是火力發(fā)電廠石灰石-石灰濕法煙氣脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)品，該副產(chǎn)品主要為二水石膏；我國(guó)禁止脫硫石膏向江湖、河海排放。采用堆存的方式處理脫硫石膏，占用土地、影響環(huán)境、占用資金、浪費(fèi)資源，影響電廠的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)[王小飛，劉倫，馬鵬軍，等.火電廠脫硫石膏及其綜合利用[J]. 神華科技，2009，7（6）：42-45]。

鈦石膏是采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉時(shí), 為治理酸性廢水, 加入石灰石和氧化鈣中和酸性廢水而產(chǎn)生的廢渣, 其主要成分為二水石膏和氫氧化鐵，為保證鐵沉淀徹底，氧化鈣加入微過(guò)量，鈦石膏顯弱堿性。鈦石膏的排放不僅占用大量土地，又污染環(huán)境。由于受到雨水的沖洗，堆砌場(chǎng)上的鈦石膏會(huì)發(fā)生流失，同時(shí)，鈦石膏經(jīng)過(guò)雨水的沖刷和浸泡，可溶性有害物質(zhì)溶于水中，經(jīng)水在環(huán)境中的流動(dòng)和循環(huán)，會(huì)嚴(yán)重污染地表水以及地下水；另一方面，鈦石膏堆積經(jīng)日曬風(fēng)吹后，少部分會(huì)以粉末狀飄散于大氣中，以及沉降到可能接觸到的外物表面，既污染環(huán)境又威脅健康[李國(guó)忠，趙帥，于洋.鈦石膏在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J]. 磚瓦，2008，（3）：58-60]。

水硬性膠凝材料的主要物相為硅酸二鈣，其含量大于80%，其活性較低；對(duì)硅酸二鈣進(jìn)行摻雜改性，使其具有較強(qiáng)的水化活性，能保證膠凝材料的早期強(qiáng)度。另外，硅酸二鈣的燒結(jié)溫度低，可以降低能耗和成本。本發(fā)明的水硬性膠凝材料加水后，在二氧化碳保護(hù)氣氛下養(yǎng)護(hù)，具有硬化快的特點(diǎn)，10min抗壓強(qiáng)度可達(dá)20MPa，可作為3D打印材料。

工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣在還原環(huán)境容易得到硫化鈣，硫化鈣具有較高的反應(yīng)活性，容易與硅源反應(yīng)得到水硬性膠凝材料熟料。另外，研究發(fā)現(xiàn)用工業(yè)副產(chǎn)硫酸鈣和硫化鈣兩種原料共同作為鈣源，其固-固反應(yīng)溫度較高，燒成溫度窄，容易形成共熔體，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，容易在窯中結(jié)圈，造成生產(chǎn)操作困難。本發(fā)明用硫化鈣為鈣源，低溫?zé)芍苽涫炝希瑹蓽囟确秶鷮挘哂腥菀坠I(yè)化應(yīng)用的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣制備水硬性膠凝材料的方法，同已有技術(shù)方案相比，本方法能節(jié)約生產(chǎn)成本，降低能耗，提高效率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

一種工業(yè)副產(chǎn)硫鈣渣制備水硬性膠凝材料的方法，包括以下步驟：