專利名稱：：一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于蒸壓養(yǎng)護制備建筑材料
技術領域：
，具體涉及采用蒸壓養(yǎng)護抑制固硫灰渣制品膨脹的方法。
背景技術：
：中國是煤炭資源比較豐富的國家，由于資源稟賦條件，煤炭一直在我國能源消費存量中占絕對主導地位。原煤燃燒后不但會產生大量的灰渣，更重要的是會產生大量的S02和NOx等酸性氣體。研究表明，由SO2和NOx造成的酸雨占酸雨總量的90呢以上，而煤炭燃燒造成的S02和NOx污染是發(fā)生酸雨的根本原因，由此引起的環(huán)境問題已經嚴重的影響了我國的經濟發(fā)展。在這種形勢下，采用先進的燃煤固硫技術就非常必要。目前，流化床燃煤技術是一種較為先進的清潔煤燃燒技術，特別是對以劣質煤或高硫煤發(fā)電及小型鍋爐的環(huán)保改造，有著明顯的優(yōu)勢，通過采用燃燒過程中添加石灰石的方法，可以在不降低燃燒效率的同時把含硫煤燃燒產生的S02固定下來，大大降低S02向空氣中的排放量，符合產業(yè)政策和環(huán)保要求，因此我國目前正大力推廣這種燃煤技術。我國目前每年固硫灰渣排放量在2000萬噸左右，隨著一些新建流化床鍋爐的電廠建成投產和國家對燃煤S02排放控制力度的加強以及我國電力高速發(fā)展，固硫灰渣的排放量近期將很快突破3000萬噸，所以固硫灰渣資源化利用問題急待解決。現有關于固硫灰渣資源化利用的方法，如申請?zhí)枮?9108564.5的"一種用燃煤固硫渣制作固硫渣水泥的方法"專利，公開的是以20%~60%的固硫渣與80%~40%的硅酸鹽水泥孰料共同磨細，經成型后自然養(yǎng)護制成成品。但是該專利使用的是固硫渣，沒有利用產量更大的固硫灰，摻量也較低，不能根本解決固硫灰渣的資源化利用的難題。同時固硫渣和水泥熟料的比例與固硫渣的硫含量密切相關，這增加了實際操作中的難度、有礙于大規(guī)模工業(yè)生產，不便推廣應用。由于固硫灰渣具有一定的水硬性和火山灰活性，理論上是可以作為膠凝材料用于制作固硫灰渣建材制品，但是因為固硫灰渣中的游離氧化鈣和CaS04(無水石膏)成分含量較多，使得固硫灰渣在作為膠凝材料時會導致體積穩(wěn)定性差，同其他燃煤灰渣相比，其后期膨脹性較大，從而導致了利用流化床燃煤固硫灰渣制成建材商品的技術難題?，F有控制固硫灰渣制品膨脹的方法，如2005年12月第51巻第S2期《武漢大學學報(理學版)》中"固硫渣膠凝材料安定性改性實驗研究"一文，公開的是在60%~70%的固硫渣中加入1W的由多種工業(yè)固體廢棄物組成的HAZ促安劑，經過磨細過篩后，再摻入水泥熟料，經過成型后，自然養(yǎng)護制得成品。該方法是通過采用化學激發(fā)和機械磨細等物理化學方法對固硫渣膠凝材料進行改性，結果表明，促安劑HAZ可以改善固硫渣膠凝材料的安定性和提高其強度。此方法主要缺點有①本方法只涉及到了流化床固硫渣而不適合產量更大的固硫灰。②固硫渣的最大摻量也僅有70%,水泥熟料摻量相對較高，從而成本較高。③固硫灰渣成分變化復雜，可能存在促安劑與固硫灰渣適應性不良的問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對現有控制固硫灰渣制品膨脹方法的不足，提供了一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，具有抑制膨脹的效果好、強度發(fā)展良好、利于工業(yè)生產等特點。本發(fā)明的機理固硫灰渣在常溫常壓下水化會生成大量的鈣砜石，而經過蒸壓養(yǎng)護后，產物中只有少量或沒有鈣礬石生成，在鈣含量較充足的情況下還會有托貝莫來石生成。鈣礬石結合了大量的水，生成過程會帶來很大的體積膨脹，而托貝莫來石是一種強度高，體積穩(wěn)定性好的水化產物。同時經過蒸壓養(yǎng)護后，固硫灰渣系統(tǒng)的水化產物加豐富，而且結晶更完善。由于結晶體完善，系統(tǒng)的強度更大，體積穩(wěn)定性更好。而自然條件養(yǎng)護下的試樣明顯沒有那么多完善的結晶產物，以絮狀水化產物為主，有少量塊狀和針狀的結晶產物。所以蒸壓后固硫灰渣制品的體積穩(wěn)定性更好，而且經過蒸壓的固硫灰渣制品可在12小時內獲得所需強度，且其強度也能得到一定程度提高。實現本發(fā)明目的的技術方案是一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，以固硫灰渣、水泥熟料、水泥為膠結材料的原料，對粒塊狀原料磨細后，加入砂集料和拌和水，攪拌成型后再經蒸壓養(yǎng)護制得成品。具體的方法步驟如下(1)原料的制備將流化床鍋爐燃煤電廠排出的固硫渣和水泥廠生產的水泥熟料，分別經粉磨設備磨細，細度至180目(篩余<10%)后備用。對水泥廠生產的水泥和流化床鍋爐燃煤電廠排出的原狀固硫灰直接利用。(2)固硫灰渣制品的成型在第(1)步完成后，以固硫灰渣粉和水泥熟料粉及水泥為膠結材料的原料，按固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數之比為75~100%:0~25%:0~25%的比例，在膠結材料中，先加入砂集料，再加入拌和水，攪拌均勻后置于成型模中成型。其中膠結材料砂的質量比為1:0.0-5.0。拌和水的用量為當采用澆注成型時，膠結材料拌和水的質量比為1:0.4-0.7;當采用壓制成型時，膠結材料拌和水的質量比為1:0.1~0.3。(3)蒸壓養(yǎng)護第(2)步完成后，將第(2)步制成的固硫灰渣制品拆模后放入蒸壓釜內，先將壓力升6至1.0~1.7兆帕，升壓時間為1~4小時；再恒壓下蒸壓養(yǎng)護，恒壓蒸養(yǎng)時間為2~10小時；然后降壓出釜，降壓時間為1~4小時。出釜后即可得到膨脹被顯著抑制的、強度發(fā)展良好的固硫灰渣制品。本發(fā)明采用上述技術方案后，主要具備以下特點1、本發(fā)明方法可采用常規(guī)的蒸壓釜進行生產，生產工藝簡單，成本較低，非常適合實際建材制品生產，便于推廣應用。2、蒸壓養(yǎng)護后可顯著改善固硫灰渣制品的體積穩(wěn)定性，將固硫灰渣制品的膨脹控制在無害的范圍內，抑制效果好。3、蒸壓養(yǎng)護可以使固硫灰渣制品的強度得到一定的改善，早期強度明顯提高，后期強度也有一定的提高。4、蒸壓養(yǎng)護進一步激發(fā)固硫灰渣潛在的火山灰活性，改善固硫灰渣體系的水化產物，使水化產物更加完善，從而進一步提高了固硫灰渣制品的強度和體積穩(wěn)定性。5、固硫灰渣的利用率高達75%~100%，不但有利于環(huán)保，還為固硫灰渣的資源化利用提供了新的途徑，解決了固硫灰渣資源化利用中的難題。本發(fā)明可廣泛應用于制備體積安定性優(yōu)異的固硫灰渣建筑材料制品。具體實施例方式下面將結合具體實施方式對本發(fā)明進一步說明。實施例1一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法的具體步驟如下-(1)原料的制備將流化床鍋爐燃煤電廠排出的固硫渣和水泥廠生產的水泥熟料，分別經粉磨設備(即球磨機)磨細，細度至180目(篩余<10%)后備用。對水泥廠生產的水泥和流化床鍋爐燃煤電廠排出的原狀固硫灰直接利用。(2)固硫灰渣制品的成型'在第(1)步完成后，以固硫灰渣粉和水泥熟料粉及水泥為膠結材料的原料，按固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數之比為75%:25%:0%的比例，在膠結材料中，先加入砂集料，再加入拌和水，攪拌均勻后置于成型模中成型。其中膠結材料砂的質量比為1:2.5，采用澆注成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.5。(3)蒸壓養(yǎng)護第(2)步完成后，將第(2)歩制成的固硫灰渣制品拆模后放入蒸壓釜內，先將壓力升至1.3兆帕，升壓時間為2小時；再恒壓下蒸壓養(yǎng)護，恒壓蒸養(yǎng)時間為3小時。然后降壓出釜，降壓時間為2小時。出釜后即得到膨脹被顯著抑制的、強度發(fā)展良好的固硫灰渣制品。實施例2一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法的具體步驟如下(1)原料的制備同實施例1。(2)固硫灰渣制品的成型，同實施例1,特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為100%:0%:0%，膠結材料砂的質量比為1:2.0，采用澆注成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.7。(3)蒸壓養(yǎng)護同實施例l，特征是壓力升至1.7兆帕，升壓時間為4小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為2小時，降壓時間為4小時。實施例3一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法的具體步驟如下-(1)原料的制備同實施例l,特征是粉磨設備為振動磨。(2)固硫灰渣制品的成型同實施例1，特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為75%:0%:25%，膠結材料砂的質量比為1:3.0，采用澆注成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.4。(3)蒸壓養(yǎng)護同實施例l，特征是壓力升至1.5兆帕，升壓時間為3小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為6小時，降壓時間為3小時。實施樹4一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法的具體步驟如下-(1)原料的制備同實施例1。(2)固硫灰渣制品的成型同實施例l，特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為80%:10%:10%，膠結材料砂的質量比為1:5.0，采用壓制成型，膠結材料.拌和水的質量比為1:0.3。(3)蒸壓養(yǎng)護同實施例l，特征是壓力升至1.0兆帕，升壓時間為l小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為10小時,降壓時間為1小時。實施例5一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法的具體步驟如下-(1)原料的制備同實施例1。(2)固硫灰渣制品的成型同實施例1,特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為75%:20%:5%，膠結材料砂的質量比為1:0.0，采用壓制成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.1。(3)蒸壓養(yǎng)護同實施例l，特征是壓力升至1.2兆帕，升壓時間為1.5小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為2小時，降壓時間為l小時。實施例6一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法的具體步驟如下(1)原料的制備同實施例1,特征是粉磨設備為振動磨。(2)固硫灰渣制品的成型同實施例1，特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為100%:0%:0%，膠結材料砂的質量比為1:2.0，采用壓制成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.2。(3)蒸壓養(yǎng)護同實施例l，特征是壓力升至1.7兆帕，升壓時間為4小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為2小時，降壓時間為4小時。試驗結果用實施例1和實施例3中澆注成型方式制備出的固硫灰渣蒸養(yǎng)制品，按照國標GB/T17671-1996《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》和JCAT313-82(1996)《膨脹水泥膨脹率檢驗方法》等測試方法，測得該固硫灰渣蒸養(yǎng)制品的線性膨脹率和強度指標，結果如下表1燃煤灰渣蒸養(yǎng)制品的自由線性膨脹率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>續(xù)表1燃煤灰渣制品蒸壓養(yǎng)護的強度<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>對比試驗用實施例1和實施例3相同的方法，但不用蒸壓養(yǎng)護而用自然養(yǎng)護方式，制備出的固硫灰渣制品，按照國標GB/T17671-1996《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》和JC7T313-82(1996)《膨脹水泥膨脹率檢驗方法》等測試方法，測得該固硫灰渣自然養(yǎng)護制品的線性膨脹率和強度指標，結果如下的線性膨脹率和強度指標指標，結果如下；表2燃煤灰渣自然養(yǎng)護制品的自由線性膨脹率<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>^表2燃煤灰渣制品自然養(yǎng)護的強度.由以上試驗結果可知，本專利申請主要有以下兩個突出特點1采用蒸養(yǎng)養(yǎng)護工藝后,昆著抑制了固硫灰渣制品的膨脹。蒸壓養(yǎng)護的固硫灰渣制品的線性膨脹率僅為萬分之五左右；而自然養(yǎng)護的固硫灰渣制品的線性膨脹率高達萬分之九十左右，可見本發(fā)明專利的蒸壓養(yǎng)護工藝能顯著抑制固硫灰渣制品的膨脹。2采用蒸養(yǎng)養(yǎng)護工藝后能顯著提高固硫灰渣制品的強度，尤其是早期強度。實施例3中蒸壓養(yǎng)護的固硫灰渣制品3天抗壓強度高達33.81MPa，28天抗壓強度高達35.43MPa;而對比實施粒3中自然養(yǎng)護的固硫灰渣制品的3天抗壓強度僅為5.85MPa，28天抗壓強度僅為15.36MPa，可見本發(fā)明專利的蒸壓養(yǎng)護工藝能顯著提高強度、尤其是早期強度。權利要求1.一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)原材料的制備將流化床鍋爐燃煤電廠排出的固硫渣和水泥廠生產的水泥熟料，分別經粉磨設備磨細，細度至180目，對水泥廠生產的水泥和流化床鍋爐燃煤電廠排出的原狀固硫灰直接利用；(2)固硫灰渣制品的成型在第(1)步完成后，以固硫灰渣粉和水泥熟料粉及水泥為膠結材料的原料，按固硫灰渣粉∶水泥熟料粉∶水泥的質量百分數之比為75～100％∶0～25％∶0～25％的比例，在膠結材料中，先加入砂子集料，再加入拌和水，攪拌均勻后置于成型模中成型，其中膠結材料∶砂的質量比為1∶0.0～5.0，拌和水的用量為當采用澆注成型時，膠結材料∶拌和水的質量比為1∶0.4～0.7；當采用壓制成型時，膠結材料∶拌和水的質量比為1∶0.1～0.3；(3)蒸壓養(yǎng)護第(2)步完成后，將第(2)步制成的固硫灰渣制品拆模后放入蒸壓釜內，先將壓力升至1.0～1.7兆帕，升壓時間為1～4小時，再恒壓下蒸壓養(yǎng)護，恒壓蒸養(yǎng)時間為2～10小時，然后降壓出釜，降壓時間為1～4小時，出釜后即可得到膨脹被顯著抑制的、強度發(fā)展良好的固硫灰渣制品。2.按照權利要求i所述的一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)原材料的制備同權利要求l，特征是粉磨設備為球磨機；(2)固硫灰渣制品的成型同權利要求1，，特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為75%:25%:0%,膠結材料砂的質量比為1:2.5，采用澆注成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.5:(3)蒸壓養(yǎng)護，同權利要求l，特征是壓力升至1.3兆帕，升壓時間為2小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為3小時，降壓時間為2小時。3.按照權利要求1所述的一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下-(1)原材料的制備同權利要求l，特征是粉磨設備為球磨機；(2)固硫灰渣制品的成型同權利要求1，特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為100%:0%:0%，膠結材料砂的質量比為l:2.0，采用澆注成型時，膠結材料拌和水的質量比為1:0.7;(3)蒸壓養(yǎng)護同權利要求l,特征是壓力升至1.7兆帕，升壓時間為4小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為2小時，降壓時間為4小時。4.按照權利要求1所述的一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)原材料的制備同權利要求l，特征是粉磨設備為振動磨；(2)固硫灰渣制品的成型同權利要求l,特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為75%:0%:25%，膠結材料砂的質量比為1:3.0，采用澆注成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.4;(3)蒸壓養(yǎng)護同權利要求l，特征是壓力升至1.5兆帕，升壓時間為3小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為6小時，降壓時間為3小吋。5.按照權利要求1所述的一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)原材料的制備同權利要求l，特征是粉磨設備為球磨機；(2)固硫灰渣制品的成型同權利要求1，特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為80%:10%:10%，膠結材料砂的質量比為1:5.0，采用壓制成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.3;(3)蒸壓養(yǎng)護同權利要求l，特征是壓力升至1.0兆帕，升壓時間為l小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為10小時，降壓時間為l小時。6.按照權利要求l所述的一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下一(1)原材料的制備同權利要求l，特征是粉磨設備為球磨機；(2)固硫灰渣制品的成型同權利要求1,特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為75%:20%:5%,膠結材料砂的質量比為1:0.0,采用壓制成型，膠結材料拌和水的質量比為1:0.1:(3)蒸壓養(yǎng)護同權利要求1，特征是壓力升至1.2兆帕，升壓時間為1.5小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為2小時，降壓時間為l小時；7.按照權利要求1所述的一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)原材料的制備同權利要求l,特征是粉磨設備為振動磨；(2)固硫灰渣制品的成型同權利要求l,特征是固硫灰渣粉水泥熟料粉水泥的質量百分數為100%:0%:0%，膠結材料砂的質量比為l:2.0，采用壓制成型時，膠結材料拌和水的質量比為1:0.2;(3)蒸壓養(yǎng)護同權利要求l，特征是壓力升至1.7兆帕，升壓時間為4小時，恒壓蒸養(yǎng)時間為2小時，降壓時間為4小時。全文摘要一種抑制固硫灰渣制品膨脹的方法，涉及蒸壓養(yǎng)護制備建筑材料的方法。本發(fā)明方法以固硫灰渣、水泥熟料、水泥為膠結材料的原料，對粒塊狀原料磨細后，加入砂子集料和拌合水，攪拌成型后再經蒸壓養(yǎng)護制得成品。本發(fā)明方法簡單，可采用常規(guī)蒸壓釜生產，操作簡便，成本低，固硫灰渣利用率高達75％～100％，有利用環(huán)保，對固硫灰渣制品的抑制膨脹效果好，早期強度明顯提高，便于推廣應用等。本發(fā)明可廣泛應用于制備體積安定的固硫灰渣建筑材料制品。文檔編號B28B1/14GK101544015SQ200910103640公開日2009年9月30日申請日期2009年4月20日優(yōu)先權日2009年4月20日發(fā)明者張志偉,李影平,李星華,智王,胡昌華,錢覺時,剛陸,雷秀堅,韋迎春,韓永軍申請人:四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責任公司;重慶大學