利用循環(huán)硫化床爐渣制備建筑材料的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及利用循環(huán)硫化床爐渣制備建筑材料的方法，以循環(huán)硫化床爐渣、石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏、集料、鈣質(zhì)膠凝材料制成干混料，然后外加一定量的水和激發(fā)劑，最后經(jīng)計(jì)量、加水拌合、加壓成型、蒸汽或自然養(yǎng)護(hù)等生產(chǎn)工序，制備出超高強(qiáng)材料。本發(fā)明專利技術(shù)可以解決低品位循環(huán)流化床爐渣（CFB）活性低、難利用問題，同時(shí)與大量石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏耦合，制備出抗壓強(qiáng)度60MPa～150MPa的超高強(qiáng)材料。此種材料可通過變化成型模具方法制備高強(qiáng)建筑磚、高強(qiáng)道路磚、高強(qiáng)透水磚、路沿石、各種裝飾板材等各種高強(qiáng)、高耐久性產(chǎn)品。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種新型材料，特別是一種綜合利用循環(huán)硫化床爐渣（CFB）與石膏類材料耦合制造建筑材料的方法。
技術(shù)介紹
近年來煤矸石、劣質(zhì)煤的產(chǎn)量逐年增加，其燃燒大多數(shù)采用循環(huán)流化床（CirculationFluidizedBed,簡稱CFB）鍋爐燃燒技術(shù)，相比于普通的燃煤爐，CFB鍋爐具有燃燒適應(yīng)性廣，燃燒強(qiáng)度大，能煅燒煤矸石、煤泥等低熱值燃料的優(yōu)勢。然而，生產(chǎn)工藝要求和受到煤質(zhì)（灰分大、含硫高）影響，多采用低溫燃燒（750～900℃）、爐內(nèi)脫硫和爐外脫硫工藝，產(chǎn)生大量灰渣（又稱\CFB燃煤灰渣\）和脫硫石膏，與普通燃煤電廠的粉煤灰相比，其副產(chǎn)物具有排放量大、燒失量大、含硫高、需水量大、成分波動(dòng)大等特性，這使得對普通燃煤電廠粉煤灰性質(zhì)及應(yīng)用的研究已不在適用，增大了其在建材領(lǐng)域資源化利用的難度。將其作為水泥混合材，由于含游離鈣和無水硫酸鈣，會(huì)引起緩凝和體積安定性問題；將其制備成免燒磚、加氣混凝土?xí)l(fā)生開裂，造成CFB燃煤灰渣利用率極低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有循環(huán)硫化床爐渣活性低、難利用的問題，而提供一種利用循環(huán)硫化床爐渣制備建筑材料的方法。本專利技術(shù)是以循環(huán)流化床爐渣（CFB）為主要原料，與石膏類材料耦合制造超高強(qiáng)材料的技術(shù)，同時(shí)，本專利技術(shù)方法也解決了石膏類產(chǎn)品強(qiáng)度低、耐久性差等缺點(diǎn)。為解決以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種利用循環(huán)硫化床爐渣制備建筑材料的方法，包括步驟：S1：以質(zhì)量百分比計(jì)的如下原料制成干混料，循環(huán)硫化床爐渣20%~60%，石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏15%~55%，集料22%~35%，鈣質(zhì)膠凝材料3%~12%；S2:向步驟S1制得的干混料加入水或溶入了激發(fā)劑的水溶液濕混制得濕混料，其中水占全部固體物料干基質(zhì)量的12%~20%，激發(fā)劑為鋁硅酸鹽類工業(yè)廢渣干基質(zhì)量的0.2%～1.5%；S3：將濕混料進(jìn)行靜置，靜置時(shí)間為15min～2h；S4：將經(jīng)步驟S3處理的物料進(jìn)行靜壓成型得到坯體，成型壓力為20MPa～50MPa，保壓時(shí)間為15s～1min；S5：將步驟S4制得的坯體進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)28天或經(jīng)靜停0.5h～3h后蒸汽養(yǎng)護(hù)3h～24h，制得所述材料，其中蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度為70℃～95℃。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的工業(yè)副產(chǎn)石膏是以硫酸鈣礦物為主要成分的工業(yè)廢渣。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述工業(yè)副產(chǎn)石膏是指脫硫石膏、磷石膏、氟石膏、鈦石膏、鹽石膏、廢模型石膏、檸檬酸石膏中的一種或幾種的組合。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的鈣質(zhì)膠凝材料是以氧化鈣、硅酸鈣或鋁酸鈣為主要礦物的材料。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，鈣質(zhì)膠凝材料是指石灰、電石渣、水泥熟料和水泥中的一種或多種的組合。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的集料是粒徑在0.1～10mm的河砂、機(jī)制砂、循環(huán)硫化床爐渣顆粒、礦渣顆粒、爐渣顆粒、建筑垃圾再生細(xì)集料、各種尾礦中的一種或幾種的組合。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，循環(huán)硫化床爐渣、石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏和鈣質(zhì)膠凝材料采用單獨(dú)粉磨后混合或者混合后粉磨的方式處理，制得混合粉體，控制混合粉體的比表面積在400m2/kg~800m2/kg。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，混合粉體與集料按比例混合3～5min制得所述的干混料。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，干混料加入水或溶入了激發(fā)劑的水混合3～10min制得濕混料。本專利技術(shù)利用循環(huán)流化床爐渣（CFB）與石膏類材料耦合制備建筑材料的機(jī)理：（1）、根據(jù)材料最緊密堆積原理和水化活性增強(qiáng)原理設(shè)計(jì)粉體材料（循環(huán)流化床爐渣（CFB）、石膏類材料、鈣質(zhì)膠凝材料）與集料最佳配比范圍，與水混合后在較高壓力下（以集料抗壓強(qiáng)度為限）靜壓模壓成型，獲得致密坯體。（2）、經(jīng)過細(xì)磨的石膏在致密坯體孔隙液中發(fā)生溶解和再結(jié)晶反應(yīng)，受到致密坯體孔隙大小和相貌的影響，生成數(shù)量巨大的納米石膏晶須（見圖1），穿插在孔隙中和鋁硅酸鹽礦物的水化產(chǎn)物中，起到了進(jìn)一步增加致密度和纖維增強(qiáng)作用，極大程度提高了材料強(qiáng)度。（3）、循環(huán)流化床爐渣（CFB）水化產(chǎn)物在堿激發(fā)劑作用下還與硫酸根離子（或石膏）反應(yīng)生成水合硫酸方柱石（(CaO,xNa2O)[ySiO2·zAl2O3]SO3·nH2O），（見圖2），使得循環(huán)流化床爐渣（CFB）水化產(chǎn)物與石膏晶體或晶須表面薄弱結(jié)合區(qū)減少，提高了材料的強(qiáng)度和耐水性。本專利技術(shù)與現(xiàn)有方法相比，具有如下有益效果：（1）強(qiáng)度高，可達(dá)60MPa～150MPa，是現(xiàn)有常規(guī)方法制備的石膏基材料強(qiáng)度（10～30MPa）或鋁硅酸鹽類工業(yè)廢渣基材料（10～40MPa）的數(shù)倍，甚至十多倍，實(shí)現(xiàn)了此類材料強(qiáng)度突破；（2）耐水性好，克服了含大量石膏制品耐水性差的致命缺陷；（3）生產(chǎn)工藝簡單，可以通過對現(xiàn)有粉煤灰免燒磚生產(chǎn)線進(jìn)行簡單改造即可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；（4）產(chǎn)品品種調(diào)節(jié)容易，以實(shí)現(xiàn)功能化。利用本專利技術(shù)的技術(shù)，可通過變化成型模具方法制備高強(qiáng)建筑磚、高強(qiáng)道路磚、高強(qiáng)透水磚、路沿石、各種裝飾板材等各種高強(qiáng)、高耐久性產(chǎn)品；（5）本專利技術(shù)的實(shí)施屬于工業(yè)固廢資源化利用采用本專利技術(shù)的技術(shù)方案，對工業(yè)副產(chǎn)石膏等固體廢棄物的利用率可達(dá)90%以上，因此，它可以提高固體廢棄物的附加值，真正地實(shí)現(xiàn)變廢為寶。附圖說明圖1為水化產(chǎn)物特征（晶須增強(qiáng)）圖。圖2為超高強(qiáng)材料水化產(chǎn)物能譜圖。圖3為利用本專利技術(shù)制備的超高強(qiáng)材料的強(qiáng)度示意圖。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本專利技術(shù)，以下結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步清楚、完整的說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。實(shí)施例1將比表面積450m2/kg脫硫石膏400g（40%）、比表面積650m2/kg循環(huán)流化床爐渣（CFB）粉300g（30%）、比表面積380m2/kgP·O42.5水泥50g（5%）和細(xì)度模數(shù)為2.8的河砂250g（25%）在混合機(jī)中干混3min；然后加入180g水（全部固體物料干基質(zhì)量的18%），水中額外加入1.5g堿性激發(fā)劑（占循環(huán)流化床爐渣粉的0.5%），濕混10min；靜置15min后在40MPa下保壓30s，制得超強(qiáng)材料坯體；在混凝土養(yǎng)護(hù)室內(nèi)自然養(yǎng)護(hù)28天得超高強(qiáng)材料L1，經(jīng)靜停1h后在75℃下飽和蒸汽養(yǎng)護(hù)6h，制得超高強(qiáng)材料L2，抗壓強(qiáng)度見圖3。實(shí)施例2將循環(huán)流化床爐渣（CFB）2500g、干磷石膏2500g放入500×500mm標(biāo)準(zhǔn)球磨機(jī)粉磨50min，制得比表面積698m2/kg的混合料，取620g混合料（其中循環(huán)流化床爐渣（CFB）占總干基物料的31%，磷石膏占總干基物料的31%），與比表面積380m2/kgP·O42.5水泥80g（占總干基物料的8%）和細(xì)度模數(shù)為2.8的河砂300g（占總干基物料的30%）在混合機(jī)中干混4min；然后加入180g的水（加上石膏帶入的水占總干基物料的18%），水中額外加入1.8g堿性激發(fā)劑（占循環(huán)流化床爐渣（CFB）粉的0.6%），濕混8min；靜置30min后在45MPa下保壓15s，制得超強(qiáng)材料坯體；在實(shí)驗(yàn)室（溫度20℃～31℃）自然養(yǎng)護(hù)28天得超高強(qiáng)材料L3，經(jīng)靜停1h后在75℃下飽和蒸汽養(yǎng)護(hù)12h，制得超高強(qiáng)材料L4，抗壓強(qiáng)度見圖3。實(shí)施例3將循環(huán)流化床爐渣2800g、氟石膏2200g放入500×500mm標(biāo)準(zhǔn)球磨機(jī)粉磨65min，制得比表面積708m2/kg的混合料，取670g混合料（其中循環(huán)流化床爐本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用循環(huán)硫化床爐渣制備建筑材料的方法，其特征在于包括步驟：S1：以質(zhì)量百分比計(jì)的如下原料制成干混料，循環(huán)硫化床爐渣20?%?~?60%，石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏15%?~55?%，集料22%?~?35?%，鈣質(zhì)膠凝材料3?%?~?12?%；S2:向步驟S1制得的干混料加入水或溶入了激發(fā)劑的水溶液濕混制得濕混料，其中水占全部固體物料干基質(zhì)量的12%?~20?%?，激發(fā)劑為鋁硅酸鹽類工業(yè)廢渣干基質(zhì)量的0.2?%～1.5?%；S3：將濕混料進(jìn)行靜置，靜置時(shí)間為15?min～2h；S4：將經(jīng)步驟S3處理的物料進(jìn)行靜壓成型得到坯體，成型壓力為20MPa～50MPa，保壓時(shí)間為15s～1min；S5：將步驟S4制得的坯體進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)28天或經(jīng)靜停0.5h～3h后蒸汽養(yǎng)護(hù)3h～24h，制得所述材料，其中蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度為70℃～95℃。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用循環(huán)硫化床爐渣制備建筑材料的方法，其特征在于包括步驟：S1：以質(zhì)量百分比計(jì)的如下原料制成干混料，循環(huán)硫化床爐渣20%~60%，石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏15%~55%，集料22%~35%，鈣質(zhì)膠凝材料3%~12%；S2:向步驟S1制得的干混料加入水或溶入了激發(fā)劑的水溶液濕混制得濕混料，其中水占全部固體物料干基質(zhì)量的12%~20%，激發(fā)劑為鋁硅酸鹽類工業(yè)廢渣干基質(zhì)量的0.2%～1.5%；S3：將濕混料進(jìn)行靜置，靜置時(shí)間為15min～2h；S4：將經(jīng)步驟S3處理的物料進(jìn)行靜壓成型得到坯體，成型壓力為20MPa～50MPa，保壓時(shí)間為15s～1min；S5：將步驟S4制得的坯體進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)28天或經(jīng)靜停0.5h～3h后蒸汽養(yǎng)護(hù)3h～24h，制得所述材料，其中蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度為70℃～95℃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的工業(yè)副產(chǎn)石膏是以硫酸鈣礦物為主要成分的工業(yè)廢渣。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述工業(yè)副產(chǎn)石膏是指脫硫石膏、磷石膏、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓濤，靳秀芝，
申請(專利權(quán))人：韓濤，
類型：發(fā)明
國別省市：山西;14