專利名稱：：一種脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料及其制備方法，屬于建筑材料
技術領域：
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背景技術：
：隨著發(fā)電廠煙氣脫硫工程的實施和推進，產(chǎn)生了大量的脫硫副產(chǎn)品一脫硫石膏。預計，近幾年全國煙氣脫硫石膏的年產(chǎn)量約達2000萬t。因此，按資源化和可持續(xù)發(fā)展觀點研究脫硫石膏及其在建材工業(yè)中的應用，具有重要意義。脫硫石膏是一種非常好的建材資源，其顆粒細小且粒度分布比較集中，水化形成的晶體比較規(guī)則，其中二水硫酸鈣含量高達95%,是與天然石膏等效的原材料。在國外特別是歐洲，幾乎所有的脫硫石膏都被廣泛應用于建材行業(yè)。國內(nèi)對脫硫石膏的綜合處理和應用已經(jīng)起步，脫硫石膏的生產(chǎn)與應用蘊藏著巨大的市場機遇。但是脫硫石膏存在顆粒級配較差、游離水大、標稠用水量大、含水溶性鹽較多等缺點，導致其利用率較低。鋼渣是煉鋼過程中排出的熔渣一工業(yè)副產(chǎn)品，形成溫度較高，晶體發(fā)育較好，導致其活性較低。鋼渣的利用率在我國一直較低，主要應用于筑路回填，因此，要充分利用鋼渣，就必須激發(fā)其活性。近年來將鋼渣應用于其他領域的研究逐步增加。目前對鋼渣的研究主要是從增大其比表面積、熱力激發(fā)、摻加化學、礦物激發(fā)劑以及復合激發(fā)劑等方面來提高鋼渣的活性。所用的化學及礦物激發(fā)劑一般為硅酸鈉、石灰、石膏等。以循環(huán)經(jīng)濟的觀點給出應對措施，實現(xiàn)工業(yè)廢棄物資源化，妥善解決脫硫石膏和鋼渣等工業(yè)副產(chǎn)品的處置、利用問題，不僅能產(chǎn)生良好的環(huán)境效益，而且能創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。起初，脫硫石膏與其他工業(yè)廢棄物的利用研究主要集中在脫硫石膏與粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢棄物的結(jié)合利用研究上。粉煤灰、礦渣等主要含有Si、Al、Fe等的各種氧化物，在石膏制品中，摻入一定量的粉煤灰、礦渣，能夠改善石膏固有的一些缺點，如耐水性差等，并能降低其生產(chǎn)成本，且完全符合國家產(chǎn)業(yè)政策導向。向脫硫石膏中摻加粉煤灰、礦渣等廢棄物所用的激發(fā)劑，一般是硫酸鹽、酸、石灰、NaOH以及十二水硫酸鋁鉀、硫酸鋁、硅酸鈉為原料復合激發(fā)劑，還有的是摻加礦物激發(fā)劑來激發(fā)廢棄物的活性。這樣得出的復合材料抗壓、透氣、吸水性等都得到了較好的改善。但是，目前對于脫硫石膏與鋼渣復合的研究卻未見報道，國內(nèi)外對該領域的研究尚屬空白。研究表明天然石膏對鋼渣活性有較大激發(fā)作用，在鋼渣水泥中，當用石膏作激發(fā)劑時，鋼渣水泥的水化產(chǎn)物主要是水化硅酸鈣和鈣礬石，但數(shù)量有限，如加入少量水泥熟料，可提高溶液中Ca(OH)2的濃度，生成較多的水化硅酸鈣和鈣礬石。CaS(V2H20激發(fā)重構(gòu)鋼渣時，會發(fā)生水化反應并生成AFt(水化硫鋁酸鈣)，與鐵相物質(zhì)(C2F和QA2F等)反應生成水化硫鐵鋁酸鈣及他們的固溶體，很快結(jié)晶并形成晶核，促進其它膠凝性礦物的水化和結(jié)晶。此外，還可以激發(fā)活性物質(zhì)發(fā)生二次水化反應，如式(1)--(4)所示。CaS04.2H20+C-A-H+"H20—AFt(1)CaS04'2H20+C6A2F+"H20—水化硫鐵鋁酸鈣(2)C2F+CaS04'2H20+C-A-H+"H20—水化硫鐵鋁酸f丐(3)活性Al203+Ca(OH)2+CaS04'2H20+mH20—AFt(4)而脫硫石膏與天然石膏的成分相同，脫硫石膏與鋼渣混合反應產(chǎn)生的膠結(jié)材料理論上在空氣中自然養(yǎng)護條件下也具有一定強度，在添加少量激發(fā)劑等外加劑時，新型膠凝材料強度明顯增加，因此，脫硫石膏與鋼渣的復合成為可能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決鋼渣、脫硫石膏利用率低的問題，提供了一種脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，具有一定的力學強度，可用于非承重墻的內(nèi)隔墻材等，并能大量利用鋼渣與脫硫石膏，同時能夠擴大這兩種材料的應用領域。本發(fā)明還提供了上述脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，含有以下重量百分比計的原料65%-95%的脫硫石膏、5%-35%的鋼渣以及占上述兩者重量之和的0.1%-5%的激發(fā)劑；所述脫硫石膏與鋼渣的重量百分比之和為100%。所述激發(fā)劑為水泥熟料、石灰、硅酸鈉、高嶺土、硫酸鋁鉀、硫酸鋁、硫酸鈉、硬脂酸、三乙醇胺中幾種的混合物。所述的脫硫石膏比表面積為3800-4000cm2/g，細度為200-300目；鋼渣比表面積為3000-4500cm2/g,細度為300~400目；水泥熟料比表面積為3200-3300cm2/g，石灰比表面積為3200-3300cm2/g。上述脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料的制備方法，包括以下步驟(1)將鋼渣粉磨后過篩備用，脫硫石膏過篩濾去大顆粒，備用；(2)利用建筑石膏稠度儀測定膠凝材料的標準稠度用水量，量取標準稠度用水量的水，備用；(3)按配方比例稱取上述處理過的鋼渣和脫硫石膏，倒入混料罐中混合20~30min;(4)按配方比例稱取激發(fā)劑，將激發(fā)劑摻入上述脫硫石膏與鋼渣的混合物中混合均勻，再加入量好的水中混合均勻；或?qū)⒓ぐl(fā)劑先加入量好的水中攪拌均勻，再加入上述脫硫石膏與鋼渣的混合物混合均勻；(5)將上述混合好的物料經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護，即得本發(fā)明的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料。為進一步提高產(chǎn)品的性能，步驟(5)中混合好的物料可采用以下養(yǎng)護方式中的任意一種進行養(yǎng)護(1)標準養(yǎng)護溫度20土2。C，濕度95%;(2)空氣中自然養(yǎng)護溫度20土2。C;(3)空氣中自然養(yǎng)護7天，然后每12小時在試樣表面噴水養(yǎng)護；(4)空氣中自然養(yǎng)護l天，然后放入養(yǎng)護箱中進行標準養(yǎng)護；(5)先將過篩的鋼渣原料放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護7天，然后待試樣成型再在空氣中自然養(yǎng)護；(6)先將過篩的鋼渣原料放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護7天，然后待試樣成型再進行標準養(yǎng)護。本發(fā)明的有益效果是制備的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料是一種以脫硫石膏作為基體，鋼渣作為填充體，通過摻入一定的復合激發(fā)劑而形成的一種復合膠凝材料，具有一定的力學強度，可用于非承重墻的內(nèi)隔墻材等。本發(fā)明的復合材料將兩種工業(yè)廢渣結(jié)合在一起，充分提高了鋼渣與脫硫石膏的利用率，變廢為寶，同時能夠形成一種保溫、隔熱、隔聲性能良好的石膏材料。本發(fā)明所選用的激發(fā)劑具有價格低廉、堿度適中等優(yōu)點，利于大規(guī)模生產(chǎn)。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，由下述重量百分比的原料制成取比表面積為3800-4000cm2/g，細度為300目的脫硫石膏850g，比表面積為3000-4500cm2/g，細度為300目的鋼渣150g，激發(fā)劑20g，所述激發(fā)劑由分別占激發(fā)劑重量的百分比的20%、30%、50%的硅酸鈉、高嶺土、硫酸鋁鉀混合而成。采用以下方法制備(1)將鋼渣在①500x500mm試驗磨機中粉磨2-4小時，過篩備用；將脫硫石膏過篩濾去大顆粒，備用；(2)利用建筑石膏稠度儀測定膠凝材料的標準稠度用水量，用量筒量取標準稠度用水量的水，倒入攪拌鍋中，備用；(3)稱取上述配方量的脫硫建筑石膏、鋼渣，倒入混料罐中混合20-30min;(4)稱取配方量的激發(fā)劑加入到量好的水中攪拌均勻，再將步驟(3)中混合好的物料倒入攪拌鍋中的水里，通過NJ-160A型凈漿攪拌機攪拌120s，倒入40X40X160mm的模具中進行成型，20土2'C條件下在空氣中自然養(yǎng)護至規(guī)定時間。實施例2所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，由下述重量百分比的原料制成脫硫石膏650g，鋼渣350g，激發(fā)劑lg，所述激發(fā)劑由分別占激發(fā)劑重量的百分比的20%、30%、50%的硅酸鈉、高嶺土、硫酸鋁鉀混合而成。除養(yǎng)護方式改為溫度20土2'C，濕度95%的標準養(yǎng)護外，制備方法同實施例l。實施例3所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，由下述重量百分比的原料制成脫硫石膏900g，鋼渣100g，激發(fā)劑10g，所述激發(fā)劑由分別占激發(fā)劑重量的百分比的9%，30%，30%，31%的硅酸鈉、硫酸鋁、高嶺土、硫酸鋁鉀混合而成。除養(yǎng)護方式改為在空氣中自然養(yǎng)護(溫度20土2。C)l天，然后放入養(yǎng)護箱中進行標準養(yǎng)護(溫度20土2。C，濕度95%)夕卜，制備方法同實施例l。實施例4所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，由下述重量百分比的原料制成取比表面積為3800-4000cm2/g，細度為300目的脫硫石膏950g，比表面積為3000-4500cm2/g，細度為200目的鋼渣50g，激發(fā)劑50g，所述激發(fā)劑由分別占激發(fā)劑重量的百分比的5%，40%，30%，25%的石灰、高嶺土、硫酸鋁鉀、硫酸鋁混合而成。采用以下方法制備(1)將鋼渣在0)500x500mm試驗磨機中粉磨2-4小時，過300目篩備用；將脫硫石膏過篩濾去大顆粒，備用；(2)利用建筑石膏稠度儀測定膠凝材料的標準稠度用水量，用量筒量取標準稠度用水量的水，倒入攪拌鍋中，備用；(3)將過篩的鋼渣原料放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護7天，隨后稱取上述配方量的脫硫建筑石膏、鋼渣倒入混料罐中混合20-30min;(4)稱取配方量的激發(fā)劑加入到量好的水中攪拌均勻，再將步驟(3)中混合好的物料倒入攪拌鍋中的水里，通過NJ-160A型凈槳攪拌機攪拌120s，倒入40X40X160mm的模具中進行成型，在空氣中自然養(yǎng)護(溫度20士2。C)至規(guī)定時間。實施例5所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，由下述重量百分比的原料制成脫硫石膏800g，鋼渣200g，激發(fā)劑20g，所述激發(fā)劑由分別占激發(fā)劑重量的百分比的8%，45%，40%，7%的水泥熟料、高嶺土、硫酸鋁鉀、硫酸鈉混合而成。采用以下方法制備(1)將鋼渣在0500x500mm試驗磨機中粉磨2-4小時，過篩備用；將脫硫石膏過篩濾去大顆粒，備用；(2)利用建筑石膏稠度儀測定膠凝材料的標準稠度用水量，用量筒量取標準稠度用水量的水，倒入攪拌鍋中，備用；(3)將過篩的鋼渣原料放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護7天，隨后稱取上述配方量的脫硫建筑石膏、鋼渣倒入混料罐中混合20-30min;(4)稱取配方量的激發(fā)劑加入到量好的水中攪拌均勻，再將步驟(3)中混合好的物料倒入攪拌鍋中的水里，通過NJ-160A型凈漿攪拌機攪拌120s，倒入40X40X160mm的模具中進行成型，再進行標準養(yǎng)護(溫度20士2'C，濕度95%)至規(guī)定時間。將實施例的膠凝材料進行性能測試，結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1.一種脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，其特征在于含有以下重量百分比計的原料65％-95％的脫硫石膏、5％-35％的鋼渣以及占上述兩者重量之和的0.1％-5％的激發(fā)劑；所述脫硫石膏與鋼渣的重量百分比之和為100％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，其特征在于所述激發(fā)劑為水泥熟料、石灰、硅酸鈉、高嶺土、硫酸鋁鉀、硫酸鋁、硫酸鈉、硬脂酸、三乙醇胺中幾種的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，其特征在于所述的脫硫石膏比表面積為3800-4000cm2/g，細度為200~300目；鋼渣比表面積為3000-4500cm2/g，細度為300-400目。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料，其特征在于水泥熟料比表面積為3200-3300cm2/g，石灰比表面積為3200-3300cm2/g。5.—種權(quán)利要求1所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將鋼渣粉磨后過篩備用，脫硫石膏過篩濾去大顆粒，備用；(2)利用建筑石膏稠度儀測定膠凝材料的標準稠度用水量，量取標準稠度用水量的水，備用；(3)按配方比例稱取上述處理過的鋼渣和脫硫石膏，倒入混料罐中混合2030min;(4)按配方比例稱取激發(fā)劑，將激發(fā)劑摻入上述脫硫石膏與鋼渣的混合物中混合均勻，再加入量好的水中混合均勻；或?qū)⒓ぐl(fā)劑先加入量好的水中攪拌均勻，再加入上述脫硫石膏與鋼渣的混合物混合均勻；(5)將上述混合好的物料經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護，即得本發(fā)明的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于步驟(5)中混合好的物料可采用以下養(yǎng)護方式中的一種進行養(yǎng)護(1)標準養(yǎng)護溫度20土2。C，濕度95%;(2)空氣中自然養(yǎng)護溫度20士2。C;(3)空氣中自然養(yǎng)護7天，然后每12小時在試樣表面噴水養(yǎng)護；(4)空氣中自然養(yǎng)護l天，然后放入養(yǎng)護箱中進行標準養(yǎng)護；(5)先將過篩的鋼渣原料放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護7天，然后待試樣成型再在空氣中自然養(yǎng)護；(6)先將過篩的鋼渣原料放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護7天，然后待試樣成型再進行標準養(yǎng)護。全文摘要本發(fā)明涉及一種脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料及其制備方法。所述的脫硫石膏基鋼渣復合膠凝材料含有以下重量百分比計的原料65％-95％的脫硫石膏、5％-35％的鋼渣以及占上述兩者重量之和的0.1％-5％的激發(fā)劑；所述脫硫石膏與鋼渣的重量百分比之和為100％。上述復合膠凝材料的制備方法為將鋼渣、脫硫石膏過篩濾去大顆粒，倒入混料罐中混合20～30min；量取標準稠度用水量的水，倒入攪拌鍋中，備用；然后稱取激發(fā)劑，通過先摻法或同摻法加入上述脫硫石膏與鋼渣的混合物中混勻；將上述混合好的物料經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護，即得。本發(fā)明將兩種工業(yè)廢渣結(jié)合在一起，充分提高了鋼渣與脫硫石膏的利用率，變廢為寶，同時能夠形成一種保溫、隔熱、隔聲性能良好的石膏材料。文檔編號C04B18/14GK101538140SQ20091002052公開日2009年9月23日申請日期2009年4月17日優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日發(fā)明者史國普,偉姜,志王,范立瑛申請人:濟南大學