專利名稱：一種利用石油焦脫硫灰制備csa混凝土膨脹劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法。
背景技術(shù)：
混凝土在澆筑硬化過程中，通常會產(chǎn)生體積收縮現(xiàn)象。由于收縮，混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生裂紋，從而造成其強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性和耐久性的下降。在普通混凝土中摻入適量膨脹劑，是工程中應(yīng)用最為普遍的控制其裂縫產(chǎn)生的方法。CSA膨脹劑是一種應(yīng)用較為廣泛的硫鋁酸鹽系混凝土膨脹劑，其主要礦物成分是
C4A3I、CaSO4、CaO以及少量A _C2S，產(chǎn)生膨脹的原因是它在使用過程中能夠形成鈣礬石。
制備CSA膨脹劑的主要原料是石灰石、石膏和鋁礬土。然而，由于自然資源的不可再生性， 采用工業(yè)廢渣作為替代原料已成為建材行業(yè)發(fā)展的趨勢。當(dāng)熱電廠采用循環(huán)流化床鍋爐燒高硫石油焦時，需對所產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫處理。其工藝過程為將石灰石粉粒噴入溫度大約為85(T900°C的爐膛內(nèi)，石灰石受熱分解形成的氧化鈣與石油焦燃燒逸出的氧化硫反應(yīng)生成含CaSO4的廢渣。其中，經(jīng)鍋爐收塵系統(tǒng)得到的廢渣為飛灰；從底部排出的為底灰，二者統(tǒng)稱石油焦脫硫灰。為使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)， 脫硫系統(tǒng)的鈣硫比一般控制在2. 5以上，因而除了 CaSO4,脫硫灰中還含有大量CaO以及部分未分解的CaCO3。對于石油焦脫硫灰這種工業(yè)廢渣，國內(nèi)外所采取的主要處理方法是衛(wèi)生填埋，而這不僅浪費了資源，也荒廢了寶貴的土地，甚至造成環(huán)境污染。因此，如何充分合理地利用石油焦脫硫灰，對于減少對自然資源的開發(fā)和對生態(tài)環(huán)境的破壞具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法，即利用焦循環(huán)流化床鍋爐脫硫灰全部或部分取代天然石灰石和石膏制備CSA混凝土膨脹劑，使這種工業(yè)廢渣能夠得到充分利用。本發(fā)明利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法如下
(1)將石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏烘干后，再將鋁礬土、石灰石和石膏分別粉磨至80 μ m方孔篩篩余小于10. 0% ；
(2)將石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏按照滿足CSA混凝土膨脹劑配方需要的比例配料，攪拌均勻后即制成生料；在生料中加入適量水分，加入量以可以壓制成型為準(zhǔn)，攪拌均勻，然后將其壓制成型，烘干；
(3)將烘干后的生料放入高溫爐，以12(T60(TC/h的速度升溫至1300士50°C，保溫 30^60 min，即燒制成熟料；保溫結(jié)束，取出熟料并將其迅速冷卻至室溫；
(4)將熟料粉磨至比表面積不低于250m2/kg，即制備成CSA混凝土膨脹劑。更精確的 CSA混凝土膨脹劑比表面積可以為25(T400 m2/kg。
本發(fā)明所述的CSA混凝土膨脹劑，其重量百分比化學(xué)組成為Si02，Γ6% ；Al2O3， 5 15% ；Fe2O3,0^2% ；CaO, 45 60% ；Mg0，0 l% ；SO3, 25 35%。本發(fā)明所述將石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏按照滿足CSA混凝土膨脹劑配方需要的比例進(jìn)行配料，指的是所配制原料經(jīng)燒制以后可滿足CSA混凝土膨脹劑的化學(xué)組成范圍。具體的配料比例為以石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏為固體份，石油焦脫硫灰占固體份重量百分比為50、2%，鋁礬土占固體份重量百分比為5 15%，石灰石占固體份重量百分比為0 30%，石膏占固體份重量百分比為0 45%。本發(fā)明所用石油焦脫硫灰具體是指從石油焦循環(huán)流化床鍋爐底部排出的底灰、以及經(jīng)石油焦循環(huán)流化床鍋爐收塵系統(tǒng)排出的飛灰，二者可分別使用，也可以任意比例混合使用。本發(fā)明所用石膏包括二水石膏和硬石膏，二者可分別使用，也可以任意比例混合使用。本發(fā)明對所用原料石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏的化學(xué)成分要求分別為 石油焦脫硫灰(CaCHSO3) / (石油焦脫硫灰總質(zhì)量-燒失量)不低于85% ；鋁礬土 =Al2O3不低于65%，F(xiàn)e2O3不大于10%, SiO2不大于25% ；石灰石=CaO不低于52% ；二水石膏=SO3不低于38% ；硬石膏=SO3不低于45%。上述燒失量指的是石油焦脫硫灰經(jīng)95(T100(TC灼燒3(T60 min后損失的質(zhì)量。損失量包括原料在灼燒過程中揮發(fā)掉的CO2、結(jié)晶水、炭和有機(jī)物在內(nèi)的各種損失量。本發(fā)明主要是利用石油焦脫硫灰替代石灰石和石膏，優(yōu)先使用石油焦脫硫灰來滿足混凝土膨脹劑對于CaO和SO3的含量要求，當(dāng)石油焦脫硫灰的化學(xué)組成無法滿足CSA混凝土膨脹劑對CaO和SO3的含量要求時，再加入石灰石和石膏進(jìn)行成分調(diào)節(jié)。本發(fā)明所述的比例，如果沒有特殊說明，均為質(zhì)量百分比。通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用石油焦脫硫灰制備混凝土膨脹劑的方法可取得以下有益效果
(1)本發(fā)明混凝土膨脹劑所用原料中，石油焦脫硫灰的摻加量最高可達(dá)90%，因而可充分利用該工業(yè)廢棄物；
(2)由于脫硫灰不需要粉磨，而且CaO在加熱過程中不存在分解吸熱現(xiàn)象，因而與全部采用石灰石和天然石膏配料相比，本發(fā)明能夠節(jié)約能源；
(3)本發(fā)明混凝土膨脹劑具有低堿和低氯的特點。
具體實施例方式本發(fā)明利用石油焦循環(huán)流化床鍋爐脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑所用原料及其化學(xué)成分見表1所示。表1原料化學(xué)成分(%)
權(quán)利要求
1.一種利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法，其特征在于該方法包括(1)將石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏烘干后，再將鋁礬土、石灰石和石膏分別粉磨至80 μ m方孔篩篩余小于10. 0% ；(2)將石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏按照滿足CSA混凝土膨脹劑配方需要的比例配料，攪拌均勻后即制成生料；在生料中加入適量水分，加入量以可以壓制成型為準(zhǔn)，攪拌均勻，然后將其壓制成型，烘干；(3)將烘干后的生料放入高溫爐，以12(T60(TC/h的速度升溫至1300士50°C，保溫 30^60 min，即燒制成熟料；保溫結(jié)束，取出熟料并將其迅速冷卻至室溫；(4)將熟料粉磨至比表面積不低于250π /kg，即制備成CSA混凝土膨脹劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法，其特征在于 所述CSA混凝土膨脹劑，其重量百分比組成為=SiO2, Γ6% ；Al2O3, 5 15% ；Fe203，(T2% ；CaO, 45 60% ；Mg0，0 l% ；SO3, 25 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法， 其特征在于所述將石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏按照滿足配方需要的比例進(jìn)行配料，指的是所配制原料經(jīng)燒制以后可滿足上述CSA混凝土膨脹劑的化學(xué)組成范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法，其特征在于 具體的配料比例為以石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏為固體份，石油焦脫硫灰占固體份重量百分比為50、2%，鋁礬土占固體份重量百分比為5 15%，石灰石占固體份重量百分比為0 30%，石膏占固體份重量百分比為0 45%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法， 其特征在于所述石油焦脫硫灰具體是指石油焦循環(huán)流化床鍋爐底部排出的底灰、以及經(jīng)石油焦循環(huán)流化床鍋爐收塵系統(tǒng)排出的飛灰，二者分別使用或任意比例混合使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法， 其特征在于所述石膏包括二水石膏和硬石膏，二者分別使用或任意比例混合使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法，其特征在于 對原料石油焦脫硫灰、鋁礬土、石灰石和石膏的化學(xué)成分質(zhì)量含量要求為石油焦脫硫灰 (CaCHSO3)/(石油焦脫硫灰總質(zhì)量-燒失量)不低于85% ；鋁礬土 =Al2O3不低于65%，F(xiàn)e2O3 不大于10%，SiO2不大于25% ；石灰石CaO不低于52% ；二水石膏S03不低于38% ；硬石膏 SO3不低于45%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法， 其特征在于優(yōu)先使用石油焦脫硫灰來滿足混凝土膨脹劑對于CaO和SO3的含量要求，當(dāng)石油焦脫硫灰化學(xué)組成無法滿足CSA混凝土膨脹劑對CaO和SO3的含量要求時，再加入石灰石和石膏進(jìn)行成分調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種利用石油焦脫硫灰制備CSA混凝土膨脹劑的方法。膨脹劑重量組成為SiO2，1~6%；Al2O3，5~15%；Fe2O3，0~2%；CaO，45~60%；MgO，0~1%；SO3，25~35%，制備過程為將鋁礬土、石灰石和石膏粉磨至80μm方孔篩篩余小于10%，然后與石油焦脫硫灰混合，壓制成型烘干；于1300±50℃保溫30~60min，然后急冷得到熟料；將熟料粉磨至比表面積不低于250m2/kg，得到成品。本發(fā)明CSA膨脹劑具有低堿和低氯的特點，石油焦脫硫灰的摻加量最高可達(dá)90%，可充分利用工業(yè)廢物，減少對天然石灰石和石膏的消耗，節(jié)約能源。
文檔編號C04B22/14GK102219424SQ20111008340
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者劉輝敏 申請人:洛陽理工學(xué)院