專利名稱：基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體地指一種基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚及其制 備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，急劇增加的、未作為二次資源加以利用的工業(yè)固 體廢物不僅占用了大量的土地資源、造成諸多的二次污染問題，而且也是一種資源浪費(fèi)的 行為、與不斷提高的環(huán)境保護(hù)要求以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的經(jīng)濟(jì)政策不相協(xié)調(diào)。有關(guān)工業(yè) 固體廢物的資源化利用已經(jīng)日益成為科研工作者的研究熱點(diǎn)。煙氣脫硫技術(shù)(FGD)是世界上應(yīng)用最廣泛的一種控制SO2排放的技術(shù)。根據(jù)其脫 硫劑及脫硫灰的形態(tài)，一股可分為濕法、干法和半干法脫硫。燃煤電站半干法煙氣脫硫灰 (以下簡稱為脫硫灰)的資源化利用技術(shù)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，研究表明脫硫灰的材 料組成和性能因脫硫工藝、煤種的差異而變化較大，主要表現(xiàn)為硫和游離氧化鈣的含量較 高，這一特點(diǎn)給脫硫灰在無機(jī)非金屬材料及其制品領(lǐng)域中應(yīng)用帶來了困難。目前，針對(duì)這類 高硫高鈣灰渣開展的綜合利用研究較少，大量的脫硫灰仍然以露天堆放為主，不僅占用了 緊張的土地資源，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。對(duì)脫硫灰進(jìn)行資源化利用技術(shù)研究，既是一 個(gè)處于國際學(xué)術(shù)前沿的重點(diǎn)研究課題，也是我國現(xiàn)階段處置燃煤電站煙氣脫硫副產(chǎn)物所需 要解決的關(guān)鍵問題之一。綜合考慮脫硫灰的資源化利用關(guān)系到我國燃煤電站半干法煙氣脫 硫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也關(guān)系到環(huán)境保護(hù)與國民經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)發(fā)展、以及節(jié)約土地、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、 資源再利用等一系列的重大問題。而在建筑領(lǐng)域，傳統(tǒng)的實(shí)心黏土磚在使用和廢棄過程中需要消耗大量的能量和資 源，其產(chǎn)品表現(xiàn)出制備工藝復(fù)雜、不可再生資源消耗量大、成本高、產(chǎn)品性能不突出等缺點(diǎn)， 對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的影響甚至危害人類的生存。國家“十一五”環(huán)保規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)要大力發(fā) 展新型建筑材料及制品，將建材工藝以調(diào)整結(jié)構(gòu)、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、減少污染為重點(diǎn)，同時(shí) 強(qiáng)調(diào)新型建筑材料需要具有優(yōu)異的使用性能，生產(chǎn)時(shí)少用或者不用天然資源，以使產(chǎn)品有 益于生態(tài)環(huán)境改善和保護(hù)。因此，將脫硫灰等廢棄物作為再生資源制備成建筑材料符合國家二次資源綜合利 用的優(yōu)惠政策，對(duì)節(jié)約資源、改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本領(lǐng)域技術(shù)人 員也一直在嘗試用工業(yè)廢棄物為原料取代實(shí)心粘土磚的試驗(yàn)，但至今為此所取得的效果并 不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚及其制備方法。其 以燃煤電站的煙氣脫硫灰作為原料取代實(shí)心粘土，可不用或少用天然資源，減少脫硫灰的 二次污染；且其制備工藝無需高溫?zé)Y(jié)處理，可大幅降低能源消耗，有益于生態(tài)環(huán)境的保護(hù) 和改善。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所研制的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚，以燃煤電站 煙氣脫硫處理產(chǎn)生的脫硫灰為主料，輔以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合攪拌均勻后， 通過壓制成型并經(jīng)養(yǎng)護(hù)而得。其中，固體原料中各組份重量百分比為脫硫灰30 35%、 水泥10 15%、粉煤灰5 10%、石膏3 5%、砂40 50%，水的加入量占上述固體原 料總重量的10 12%。進(jìn)一步地，上述脫硫灰是由循環(huán)流化床(CFB)或回流式循環(huán)流化床(RCFB)半干法 煙氣脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過烘干、篩分而得的粉料，其含水率控制在以下， 0. 074mm方孔篩上篩余率控制在5%以下。再進(jìn)一步地，上述脫硫灰中鈣、硫氧化物含量較高，硅、鋁氧化物含量較低。通常情 況下，鈣的重量百分比(以氧化鈣計(jì))介于50 65%之間，硫的重量百分比(以三氧化硫 計(jì))介于25 30%之間，硅、鋁的重量百分比(以氧化鋁、二氧化硅計(jì))合計(jì)不超過8%。更進(jìn)一步地，上述水泥為國標(biāo)GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》中的32. 5強(qiáng)度等級(jí) 及以上的水泥；上述粉煤灰為國標(biāo)GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的II 級(jí)灰；上述石膏為國標(biāo)GB5483-85《用于水泥中的石膏和硬石膏》中的一級(jí)二水石膏；上述 砂為粒徑控制在0. 8mm以下的河砂。上述基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚的制備方法，包括如下步驟1)原料選取按固體原料中各組份重量百分比選取干燥的脫硫灰30 35%、水泥 10 15%、粉煤灰5 10%、石膏3 5%、砂40 50%備用；2)原料混合將所選取的脫硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到攪拌機(jī)中強(qiáng)制攪 拌干混1 3min，再逐漸加入占上述固體原料總重量10 12%的水，繼續(xù)攪拌2 4min， 得到混合料；3)壓制成型采用半干法壓制工藝，在成型壓力范圍20 25Mpa、成型時(shí)間1 3s 的條件下，將所得混合料壓制成磚坯；4)后期養(yǎng)護(hù)將壓制成型的磚坯覆蓋靜置1 2天，防止日曬風(fēng)吹失水，然后在 20 30°C的條件下自然養(yǎng)護(hù)14 28天，養(yǎng)護(hù)完畢即可得到免燒結(jié)磚成品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面其一，采用脫硫灰作為制磚原料，且脫硫灰利用率較高，其摻加量最高可達(dá)35%， 既可解決脫硫灰利用困難而產(chǎn)生的二次污染和資源浪費(fèi)等問題，又可解決取用粘土對(duì)土地 資源的破壞以及脫硫灰大量堆放占用土地資源的缺憾。其二，利用水泥、石膏激發(fā)效應(yīng)，可將脫硫灰、粉煤灰和砂牢固地粘合為一體，無需 使用粘土即可壓制成型，且不需要高溫?zé)Y(jié)，不僅制作工藝十分簡潔、生產(chǎn)成本極為低廉， 而且可避免因燒結(jié)造成的高能耗、高污染現(xiàn)象，大幅節(jié)約能源、滿足節(jié)能減排的需要。其三，所制得的免燒結(jié)磚保形度高、色澤均勻、力學(xué)性能優(yōu)良、耐久性高，經(jīng)檢測(cè)各 項(xiàng)指標(biāo)均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中磚制品的強(qiáng)度等級(jí)> MUlO級(jí)，完全可以取代傳統(tǒng)的實(shí)心 粘土磚。其四，所制得的免燒結(jié)磚符合綠色建筑材料環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)、多功能以及固體廢棄 物資源化利用的發(fā)展方向，是我國現(xiàn)行墻體建筑材料改革的方向，具有顯著的經(jīng)濟(jì)及社會(huì) 效益。


附圖為本發(fā)明基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚的制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1 一種免燒結(jié)磚，它以煙氣脫硫灰為主料，輔以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合 攪拌均勻后，通過壓制成型并經(jīng)養(yǎng)護(hù)而得。其中脫硫灰選用循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫工 藝所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過烘干、篩分而得的粉料，檢測(cè)其含水率約為0. 86%,0. 074mm方 孔篩上篩余率約為3. 48%，脫硫灰中脫硫灰中氧化鈣含量為55%、硫氧化物含量為28%， 硅、鋁氧化物含量合計(jì)為6%。水泥選用國標(biāo)GB175-2007中32. 5強(qiáng)度等級(jí)的水泥。粉煤灰 選用國標(biāo)GB/T1596-2005中的II級(jí)灰。石膏選用國標(biāo)GB5483-85中的一級(jí)二水石膏。砂 選用經(jīng)過干燥、篩分處理的河砂，檢測(cè)其含水率約為0. 75%，粒徑全部在0. 8mm以下。上述 固體原料中各組份重量百分比為脫硫灰30%、水泥12%、粉煤灰8%、石膏5%、砂45%， 水的加入量占上述固體原料總重量的12%。上述免燒結(jié)磚的制備方法參見附圖所示的工藝流程，其主要包括如下步驟1)原料選取按固體原料中各組份重量百分比準(zhǔn)備好干燥的脫硫灰30kg、水泥 12kg、粉煤灰8kg、石膏5kg、砂45kg，以及需要加入的水12kg。2)原料混合將所選取的脫硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到攪拌機(jī)中強(qiáng)制攪 拌干混2min，再逐漸加入12kg的水，繼續(xù)攪拌3min，得到混合料。3)壓制成型采用半干法壓制工藝，在成型壓力25Mpa、成型時(shí)間2s的條件下，將 所得混合料壓制成磚坯。4)后期養(yǎng)護(hù)將壓制成型的磚坯覆蓋靜置1天，防止日曬風(fēng)吹失水，然后在20 30°C的條件下自然養(yǎng)護(hù)14天，其中前7天每天向磚坯噴灑2次水，后7天每天向磚坯噴灑 1次水，養(yǎng)護(hù)完畢即可得到免燒結(jié)磚成品。對(duì)所得的免燒結(jié)磚成品進(jìn)行檢測(cè)，其各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，磚制品 強(qiáng)度等級(jí)為MU15級(jí)。實(shí)施例2:另一種免燒結(jié)磚，它以煙氣脫硫灰為主料，輔以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混 合攪拌均勻后，通過壓制成型并經(jīng)養(yǎng)護(hù)而得。其中脫硫灰選用回流式循環(huán)流化床半干法 煙氣脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過烘干、篩分而得的粉料，檢測(cè)其含水率約為0. 64%, 0. 074mm方孔篩上篩余率約為4. 76 %，脫硫灰中脫硫灰中氧化鈣含量為60%、硫氧化物含 量為26%，硅、鋁氧化物含量合計(jì)為5. 8%。水泥選用國標(biāo)GB175-2007中42. 5強(qiáng)度等級(jí)的 水泥。粉煤灰選用國標(biāo)GB/T1596-2005中的II級(jí)灰。石膏選用國標(biāo)GB5483-85中的一級(jí)二 水石膏。砂選用經(jīng)過干燥、篩分處理的河砂，檢測(cè)其含水率約為0. 92%，粒徑全部在0. 8mm 以下。上述固體原料中各組份重量百分比為脫硫灰35%、水泥14%、粉煤灰8%、石膏3%、 砂40 %，水的加入量占上述固體原料總重量的10 %。上述免燒結(jié)磚的制備方法參見附圖所示的工藝流程，其主要包括如下步驟1)原料選取按固體原料中各組份重量百分比準(zhǔn)備好干燥的脫硫灰35kg、水泥14kg、粉煤灰8kg、石膏3kg、砂40kg，以及需要加入的水10kg。2)原料混合將所選取的脫硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到攪拌機(jī)中強(qiáng)制攪 拌干混3min，再逐漸加入IOkg的水，繼續(xù)攪拌4min，得到混合料。3)壓制成型采用半干法壓制工藝，在成型壓力25Mpa、成型時(shí)間3s的條件下，將 所得混合料壓制成磚坯。4)后期養(yǎng)護(hù)將壓制成型的磚坯覆蓋靜置2天，防止日曬風(fēng)吹失水，然后在20 30°C的條件下自然養(yǎng)護(hù)28天，每天向磚坯噴灑1次水，養(yǎng)護(hù)完畢即可得到免燒結(jié)磚成品。對(duì)所得的免燒結(jié)磚成品進(jìn)行檢測(cè)，其各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，磚制品 強(qiáng)度等級(jí)為MUlO級(jí)。涉及本發(fā)明各原料的上下限取值、及其區(qū)間值均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉 實(shí)施例；本發(fā)明各工藝參數(shù)的上下限取值、及其區(qū)間值均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此亦不一一列舉 實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚，其特征在于它以燃煤電站煙氣脫硫處理產(chǎn)生的脫硫灰為主料，輔以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合攪拌均勻后，通過壓制成型并經(jīng)養(yǎng)護(hù)而得；其中，固體原料中各組份重量百分比為脫硫灰30～35％、水泥10～15％、粉煤灰5～10％、石膏3～5％、砂40～50％，水的加入量占上述固體原料總重量的10～12％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚，其特征在于所說的脫硫 灰是由循環(huán)流化床或回流式循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過烘 干、篩分而得的粉料，其含水率控制在以下，0. 074mm方孔篩上篩余率控制在5%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚，其特征在于所說的脫硫 灰中氧化鈣的重量百分比為50 65%、三氧化硫的重量百分比為25 30%、氧化鋁和二 氧化硅的重量百分比合計(jì)不超過8%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚，其特征在于所 說的水泥為國標(biāo)GB175-2007中的32. 5強(qiáng)度等級(jí)及以上的水泥；所說的粉煤灰為國標(biāo)GB/ T1596-2005中的II級(jí)灰；所說的石膏為國標(biāo)GB5483-85中的一級(jí)二水石膏；所說的砂為粒 徑控制在0. 8mm以下的河砂。
5.一種權(quán)利要求1所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚的制備方法，包括如下步驟1)原料選取按固體原料中各組份重量百分比選取干燥的脫硫灰30 35%、水泥 10 15%、粉煤灰5 10%、石膏3 5%、砂40 50%備用；2)原料混合將所選取的脫硫灰、水泥、粉煤灰、石膏、砂投入到攪拌機(jī)中強(qiáng)制攪拌干 混1 3min，再逐漸加入占上述固體原料總重量10 12%的水，繼續(xù)攪拌2 4min，得到 混合料；3)壓制成型采用半干法壓制工藝，在成型壓力20 25Mpa、成型時(shí)間1 3s的條件 下，將所得混合料壓制成磚坯；4)后期養(yǎng)護(hù)將壓制成型的磚坯覆蓋靜置1 2天，防止日曬風(fēng)吹失水，然后在20 30°C的條件下自然養(yǎng)護(hù)14 28天，養(yǎng)護(hù)完畢即可得到免燒結(jié)磚成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚的制備方法，其特征在于 所說的脫硫灰的含水率控制在以下，0. 074mm方孔篩上篩余率控制在5%以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚的制備方法，其特征在于 所說的脫硫灰中氧化鈣的重量百分比為50 65%、三氧化硫的重量百分比為25 30%、 氧化鋁和二氧化硅的重量百分比合計(jì)不超過8%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚的制備方法，其特 征在于所說的砂的粒徑控制在0. 8mm以下，含水率控制在以下。
全文摘要
一種基于煙氣脫硫副產(chǎn)物的免燒結(jié)磚及其制備方法。該磚以燃煤電站煙氣脫硫處理產(chǎn)生的脫硫灰為主料，輔以水泥、粉煤灰、石膏和砂，在加水混合攪拌均勻后，通過壓制成型并經(jīng)養(yǎng)護(hù)而得；其中，固體原料中各組份重量百分比為脫硫灰30～35％、水泥10～15％、粉煤灰5～10％、石膏3～5％、砂40～50％，水的加入量占上述固體原料總重量的10～12％。由于它以脫硫灰作為原料取代了實(shí)心粘土，可不用或少用天然資源，既避免了取用粘土對(duì)土地資源的破壞，又減少了脫硫灰的二次污染。其制備方法包括原料選取、原料混合、壓制成型和后期養(yǎng)護(hù)的步驟。由于它無需高溫?zé)Y(jié)處理，可大幅降低能源消耗，有益于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善。經(jīng)檢測(cè)本發(fā)明的免燒結(jié)磚強(qiáng)度等級(jí)≥MU10級(jí)，完全可以取代傳統(tǒng)的實(shí)心粘土磚。
文檔編號(hào)C04B28/00GK101973749SQ201010510819
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者張巖豐, 王志龍, 薛永杰, 韓旭, 魏世發(fā) 申請(qǐng)人:武漢凱迪電力股份有限公司