大摻量非煅燒脫硫石膏砌塊及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的石膏砌塊及其制備方法。其原理是基于通過(guò)活性堿液溶解礦渣后，礦渣中的鈣、鋁成分與石膏形成水硬性水化產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)非煅燒石膏的膠結(jié)。其特征在于脫硫石膏不需干燥或煅燒，直接作為原材料與少量礦渣制備成砌塊，是一種短流程脫硫石膏利用的新工藝，且石膏摻量在65%以上。它由以下原材料組成：脫硫二水石膏、礦渣和堿激發(fā)劑，各組分所占的質(zhì)量比例為：脫硫二水石膏60-90份，礦渣10-35份，堿激發(fā)劑0-5份。其生產(chǎn)可以采用拉模成型或擠壓成型，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，能耗低，不產(chǎn)生二次污染，且可以實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的大量應(yīng)用，符合生態(tài)建筑材料利廢、低耗和環(huán)保的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大摻量非煅燒脫硫石膏砌塊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保新型建筑材料領(lǐng)域。涉及一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]脫硫石膏是火電廠(chǎng)、冶煉廠(chǎng)和各種化工廠(chǎng)處理SO2后得到的副產(chǎn)品。脫硫石膏呈粉狀，顆粒較細(xì)且集中，平均粒徑在40-60 u m,其主要成分為CaSO4.2H20晶體，顏色呈現(xiàn)灰、 黃兩色。
[0003]石膏砌塊通常是由建筑石膏作為膠凝材料制備，脫硫石膏生產(chǎn)建筑石膏則需要煅燒。但由于脫硫石膏含水率高、水分波動(dòng)大，生產(chǎn)建筑石膏時(shí)能源消耗高，且產(chǎn)品質(zhì)量不太穩(wěn)定，用其生產(chǎn)的石膏砌塊質(zhì)量也有較大波動(dòng)。由于成本高和產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，脫硫建筑石膏及其砌塊在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中逐漸處于劣勢(shì)。
[0004]采用不煅燒技術(shù)，利用原狀脫硫石膏生產(chǎn)與建筑石膏制品相似的產(chǎn)品，是技術(shù)市場(chǎng)的迫切需求。這種技術(shù)將擺脫由于脫硫石膏含水率波動(dòng)大給石膏相關(guān)產(chǎn)品帶來(lái)的質(zhì)量不穩(wěn)定的難題，同時(shí)，減少能源消耗，為大規(guī)模應(yīng)用脫硫石膏奠定基礎(chǔ)。已發(fā)表的公開(kāi)文獻(xiàn)中， “礦渣硫酸鹽水泥”和“石膏礦渣水泥”等使用的石膏都是以二水石膏為原料，但其主要用來(lái)作為硫酸鹽激發(fā)劑，摻量都在15%以下，難以使脫硫石膏得到大量應(yīng)用。
[0005]近幾年，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者越來(lái)越重視大摻量原狀脫硫石膏直接用于建筑材料的研究，但其摻量都不大于65%，由于未采用預(yù)水化措施，早期強(qiáng)度都較低，且質(zhì)量波動(dòng)大。已公布申請(qǐng)的用脫硫石膏和礦渣制備的膠凝材料中，申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910231258.1的“一種建筑裝飾用礦渣脫硫石膏復(fù)合板”所公布的原材料中，脫硫石膏為煅燒過(guò)的熟石膏；申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110054129.7的“耐水?高強(qiáng)脫硫石膏粉”所公布的原材料中，脫硫石膏也是煅燒過(guò)的熟石膏；申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810041791.7的“一種以脫硫石膏為激發(fā)劑的水泥-礦渣粉膠凝體系”所使用的脫硫石膏雖為脫硫二水石膏，但是其摻量只有5%-10% ;申請(qǐng)?zhí)枮?CN201110084231.1的“一種以非煅燒脫硫石膏為主要成分的水硬性復(fù)合膠凝體系”中采用水泥熟料、石灰等作為激發(fā)劑且脫硫石膏摻量未超過(guò)50% ；申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210144372.2 的“一種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的陶粒保溫砌塊及其制備方法”以及申請(qǐng)?zhí)枮?CN201210152587.9的“一種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無(wú)機(jī)保溫砌塊及其制備方法”中均采用水泥熟料、石灰等作為激發(fā)劑，脫硫石膏摻量不超過(guò)65%，且采用蒸壓養(yǎng)護(hù)，能耗較大。
[0006]本發(fā)明的目 的在于提供一種以大摻量非煅燒脫硫石膏為主要材料的砌塊配比及其短流程制備石膏砌塊的方法。
[0007]所述大摻量非煅燒脫硫石膏砌塊是指非煅燒脫硫石膏摻量在65%以上。
[0008]所述短流程石膏砌塊的制備方法是采用非煅燒石膏工藝，即直接采用含水脫硫石膏，不需干燥和煅燒，減少了能耗，也減小了由干燥或煅燒產(chǎn)生的飛灰形成二次污染。
[0009]本發(fā)明的原理是基于對(duì)礦渣在硫酸鹽條件下預(yù)水化，促進(jìn)礦渣活性發(fā)揮，且通過(guò)活性堿液溶解礦渣后，其鈣、鋁成分與石膏形成以較多鈣礬石存在的水硬性水化產(chǎn)物，從而形成具有較高折壓比的膠凝材料，便于獲得高承載力砌塊制品。
[0010]本發(fā)明提出的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由下列材料組成:脫硫石膏60-90份，礦渣10-35份，堿激發(fā)劑0-5份。
[0011]本發(fā)明提出的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于較佳配比的一組膠凝材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由下列材料組成:脫硫石膏65-80份，礦渣20-32份，堿激發(fā)劑0-3份。
[0012]本發(fā)明提出的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于水的摻量為脫硫石骨與礦禮:總質(zhì)量的18%-28%。
[0013]本發(fā)明中，所述脫硫石膏的真密度為l-3g/cm3，比表面積為150_300m2/kg。
[0014]本發(fā)明中，所述礦渣的真密度為2_3g/cm3，比表面積為150_500m2/kg。
[0015]本發(fā)明中，所述的堿激發(fā)劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、水玻璃中的一種或幾種。
[0016]本發(fā)明提出的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，具體的步驟如下:先將脫硫石膏和礦渣按照設(shè)計(jì)的配比進(jìn)行稱(chēng)量，加入10%至15%的水，并在15°C以上攪拌混合均勻，放置2天；再將按配方稱(chēng)好的堿配成30%的水溶液，將堿溶液倒入經(jīng)預(yù)水化2天的脫硫石膏和礦渣混合粉中，并攪拌均勻；然后用拉?；驍D壓成型至較密實(shí)狀態(tài)的砌塊，并獲得所需形狀；再將砌塊在15°C以上，相對(duì)濕度大于60%條件下養(yǎng)護(hù)14-28天即可。
[0017]本發(fā)明以易激發(fā)的礦渣為鋁源和鈣源，以非煅燒脫硫石膏作為硫酸鹽激發(fā)劑和填料，制備出高摻量石膏砌塊，為脫硫石膏的低成本、大規(guī)模應(yīng)用提供新途徑。
[0018]本發(fā)明提供的以非煅燒脫硫石膏為主要原料制備的膠凝材料，其力學(xué)性能和壓折比都較高，可代替建筑石膏應(yīng)用到某些對(duì)強(qiáng)度要求不高的石膏砌塊中去。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明制備的石膏砌塊的圖，砌塊的尺寸為600mmX500mmX80mm，含7個(gè)孔，孔徑直徑為50 mm。圖2是膠凝體系在養(yǎng)護(hù)3天后放大倍數(shù)為3000倍的掃描電鏡圖；由圖可知，針狀鈣礬石在石膏粒子的周?chē)L(zhǎng)。圖3是膠凝體系在養(yǎng)護(hù)28天后放大倍數(shù)20000倍的掃描電鏡圖，由圖可知，此時(shí)的結(jié)構(gòu)非常致密，短柱狀鈣礬石與礦渣的水化產(chǎn)物相互交織。圖4是脫硫石膏顆粒被膠凝成整體的形貌圖，由圖可知石膏粒子與膠凝材料緊密粘結(jié)。
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明
實(shí)例1，一種非煅燒脫硫石膏砌塊，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由下列材料組成:脫硫二水石膏70份，礦渣30份，堿0.5份，水25份。脫硫石膏和礦渣的預(yù)水化時(shí)間為2天，這種材料的3天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為3.07MPa和16.3MPa，7天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為4.2MPa和24.3MPa，28天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為7 MPa和28MPa，28天折壓比為0.25。所制石膏砌塊的斷裂荷載為2750N。
[0021]實(shí)例2，一種非煅燒脫硫石膏砌塊，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由下列材料組成:脫硫二水石膏70份，礦渣30份，堿0.25份，水25份。脫硫石膏和礦渣的預(yù)水化時(shí)間為2天，這種材料的3天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為3.5MPa和18.1MPa, 7天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為4.4MPa和26.7MPa，28天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為7.6MPa和35.8MPa，所制石膏砌塊的斷裂荷載為2921N。
[0022]實(shí)例3，一種非煅燒脫硫石膏砌塊，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)由下列材料組成:脫硫二水石膏67份，礦渣35份，堿0.25份，水25份。脫硫石膏和礦渣的預(yù)水化時(shí)間為2天。這種材料的3天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為3.79MPa和19.3MPa，7天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為5.66MPa和28.84MPa, 28天抗折和抗壓強(qiáng)度分別為8.19MPa和39.5MPa，所制石膏砌塊的斷裂荷載為3258N。[0023]本發(fā)明并不限于以上實(shí)施例子所舉的方案，只要是本說(shuō)明書(shū)
【發(fā)明內(nèi)容】
提及的方案均是可以實(shí)施的。
【權(quán)利要求】
1.一種以大摻量非煅燒脫硫石膏為主要材料的砌塊及其制備方法，其特征在于所述材料是由脫硫石膏、礦渣和堿激發(fā)劑組成，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:脫硫石膏60-90份，礦渣 10-35份，堿激發(fā)劑0-5份；其制備方法是將非煅燒脫硫石膏與礦渣預(yù)混合2天后，再與堿溶液混合攪拌，成型后形成各種砌塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于所述膠凝材料摻量大于65%，較佳配比為:脫硫石膏65-80份，礦渣20-32 份，堿激發(fā)劑0-3份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于所述制備方法是將石膏和礦渣粉預(yù)水化后，再加入激發(fā)劑進(jìn)行混合的預(yù)水化工藝路徑；石膏原料不需烘干或煅燒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于所述脫硫二水石膏的比表面積為150-300m2/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于礦渣為堿性礦渣，比表面積大于350m2/kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于堿激發(fā)劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、水玻璃中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于水的摻量為石骨與礦洛總質(zhì)量的18%_28%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以非煅燒脫硫石膏為主要材料的建筑砌塊及其制備方法，其特征在于其制備具體步驟如下:(1)先將濕脫硫石膏和礦渣按照設(shè)計(jì)的配比進(jìn)行稱(chēng)量，并在15°C以上攪拌混合均勻，并放置2天；(2)將稱(chēng)好的堿激發(fā)劑 倒入按比例量好的水中，并充分?jǐn)嚢柚翂A完全溶解；(3)將堿激發(fā)劑溶液倒入經(jīng)預(yù)水化2天的脫硫石膏和礦渣混合粉中，并攪拌均勻；(4)用拉模或擠壓成型至較密實(shí)狀態(tài)，且獲得所需形狀的砌塊；(5)將砌塊在15°C以上，相對(duì)濕度大于60%條件下養(yǎng)護(hù)14-28天即可。
【文檔編號(hào)】C04B18/12GK103588453SQ201310392286
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】焦寶祥, 李玉壽, 代少俊, 閻曉波, 焦寶龍 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院