CN101921098B - 环保高强脱硫石膏墙体砖及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保高强脱硫石膏墙体砖及其生产方法，它是是由脱硫石膏、粉煤灰、生石灰、凝结剂、转晶剂经过原料配料、混合搅拌、消解陈华、碾压混合、压制成型、蒸压养护工序制备而成，各组份含量(质量)范围为：脱硫石膏65％-75％，粉煤灰19％-30％，生石灰4％-5％，凝结剂0.8-1.2％，转晶剂0.2％-0.4％。压制成型采用模压式压机压制成，压制压力＞20MPa；蒸压养护恒温控制在130-150℃，恒温时间5-7小时。本发明环保高强脱硫石膏墙体砖具有强度高、密度轻、导热系数低、耐水性好的、性能优良的优点，固体废物利用量大。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业固体废物——烟气脱硫石膏的利用方法，具体涉及环保高强脱硫石膏墙体砖及其生产方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
脱硫石膏是燃煤工业的副产物，是烟气脱硫产生的化工副产品，主要由两个结晶水的硫酸钙也就是石膏(含量大于90％)组成。
我国是燃煤大国，燃煤发电量占总发电量的80％，而燃煤会排放大量含有二氧化硫的烟气，严重污染环境，因此国家强制规定火力发电厂及其他大型燃煤设备必须加装烟气脱硫设备，目前主要采用的脱硫方法是湿式石灰石/石膏工艺和设备，虽然减轻了烟气中二氧化硫对大气的污染，但同时又产生了大量的湿法烟气脱硫石膏，对土壤、水源、空气的污染，并增加企业的购地堆放的负担。
据相关数据显示，2010年脱硫石膏的排放量将达到1亿吨，利用率仅为10％左右，如果不进行合理的利用，其堆存不仅占用大量的土地，而且会造成浪费和二次污染。我国城乡建筑中特别是乡镇建筑及广大农村的建筑体系中墙体砖是使用量最大的建筑材料，传统的粘土烧结砖因消耗大量自然资源现已被政策性限制使用，而必须有粘土砖的代替品才能使相关政策得到顺利实施，现有的脱硫石膏砖或砌块有些制造工艺复杂成本过高，而有些质量低劣达不到使用要求，而石膏建材由于其本身具有的优良性能如轻质隔音、调湿防火、保温隔热等，越来越受到重视，近几年得到了较好的发展。本发明利用脱硫石膏生产高强度石膏砖一方面利用了需要处理的脱硫石膏固体废弃物，另一方面符合国家产业政策需求，为粘土砖找到一种良好的替代产品，变废为宝，保护环境，能产生良好的经济社会效益。
中国专利申请200910014484公开了一种免煅烧脱硫石膏砖，该石膏砖由以下重量配比的配料制成：二水脱硫石膏25-35份；水泥10-20份；骨料50-65份；增强剂0.2-1.5份；固相粘结剂3-5份。但该免煅烧脱硫石膏砖中脱硫石膏的利用率低，石膏砖中的脱硫石膏的重量比例仅仅为25％-35％，无法实现大宗量利用固体废物脱硫石膏的目的；密度高，运输、使用不便；而且保温隔热效果差。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，提供一种强度高、密度轻、导热系数低、耐水性好的、性能优良的环保高强脱硫石膏墙体砖。
本发明的另一目的是提供上述环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法。
为实现本发明的上述目的，本发明环保高强脱硫石膏墙体砖采用以下技术方案实现。
本发明环保高强脱硫石膏墙体砖是由脱硫石膏、粉煤灰、生石灰、凝结剂、转晶剂制备而成，各组份含量(质量)范围为：
脱硫石膏 65％-75％；
粉煤灰 19％-30％；
生石灰 4％-5％；
凝结剂 0.8-1.2％；
转晶剂 0.2％-0.4％。
所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥95％，有效氧化钙含量≥60％；
所述的凝结剂为有机硅；所述的转晶剂为柠檬酸钠及硫酸铝其中一种或两者混合物。
所述的粉煤灰以II级灰为宜，凝结剂。。。。。。的最佳含量为1％。
所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥98％为最佳。
本发明还提供了环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，它是按以下工艺、步骤进行：
1)原料配料：按照以下组份含量(质量)进行配料：脱硫石膏65％-75％，粉煤灰19％-30％，生石灰4％-5％，凝结剂0.8-1.2％，转晶剂0.2％-0.4％。
脱硫石膏直接利用；所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥95％，有效氧化钙含量≥60％。
所述的凝结剂为有机硅；所述的转晶剂为柠檬酸钠及硫酸铝其中一种或两者混合物。
所述的粉煤灰以II级灰为宜，凝结剂有机硅的最佳含量为1％。
所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥98％为最佳。
2)混合搅拌：将脱硫石膏、粉煤灰、生石灰、凝结剂与转晶剂混合搅拌均匀。
混合搅拌的优化工序为：先将脱硫石膏、粉煤灰、生石灰混合搅拌均匀，再将凝结剂与转晶剂配成溶液喷成雾状拌合到脱硫石膏、粉煤灰、生石灰的混合料中，以增加拌合均匀度。
3)消解陈化：按配比并搅拌均匀的混合料进仓消解陈化，消解时间为2-4小时。
4)碾压混合：将消解陈化后的混合料进行碾压混合以增加塑性。
碾压混合过程的适宜时间为2-4分钟。
5)压制成型：经过以上步骤处理的混合料经模压式压机压制成型成为砖坯，压制压力＞20MPa。
砖坯大小可由模具尺寸变更，标砖尺寸240×115×53mm。
6)蒸压养护：压制好的砖坯进蒸压釜蒸压养护，采用低温蒸气养护，节约能源，养护制度为：蒸汽温度控制在130-150℃，恒温时间5-7小时。
在蒸压过程中砖坯发生剧烈的化学反应，主要有粉煤灰-石灰-石膏胶凝体系的生产和二水石膏脱水成半水石膏再吸水成为二水石膏这两个部分。
蒸压养护的优选工序为：室温升至130-150℃为0.9-1.1小时，130-150℃恒温5-7小时，再降至室温为0.9-1.1小时，整个蒸压过程为7-9小时。
7)蒸压完成后出釜即为脱硫石膏成品砖。
本发明采用以上技术方案后具有以下优点：
本发明环保高强脱硫石膏墙体砖的固体废弃物利用量大，脱硫石膏和粉煤灰都属于固体废弃物，两者的掺量达到95％左右，脱硫石膏掺量在70％左右，把难于利用的脱硫石膏大量利用起来。
本发明的原料配方中掺入少量的凝结剂和转晶剂，凝结剂可以较好的增强脱硫石膏墙体砖的耐水性；砖坯在蒸压釜中反应时存在二水石膏转变为α型半水石膏的过程，转晶剂的作用是在二水石膏脱水成半水石膏时改善α型半水石膏的晶形，使之再吸水硬化时会有较高的强度，掺加凝结剂和转晶剂可以很好地改善脱硫石膏砖制品的性能。
本发明采用模压压制成型的方式，砖体密实度高，砖体的形状可以通过更换模具来实现，可以是实心砖及盲孔砖。
本发明采用蒸压养护，保证制品质量，节约生产周期。
本发明环保高强脱硫石膏墙体砖的用量最大的材料脱硫石膏不需要经过任何处理直接进行利用，节约能源。
本发明环保高强脱硫石膏墙体砖具有强度高(＞10MPa)、密度轻(1450Kg/m3单块标砖重2.1Kg)、导热系数低(0.31W/m2.K，约为红砖的1/3)、耐水性好的优点，性能优良，完全满足使用需求，可以作为粘土实心砖的替代产品，并且消耗了大量的燃煤工业的固体废弃物。
附图说明
图1为本发明环保高强脱硫石膏墙体砖生产工艺流程图。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明环保高强脱硫石膏墙体砖及其生产方法作更详细说明。
本发明环保高强脱硫石膏墙体砖其组成成份的重量百分比按表1配方：
表1 环保高强脱硫石膏墙体砖配方(重量％)
注：脱硫石膏为直接利用，不经过处理，其含水量在23％左右。
实施例1-5中凝结剂为有机硅。
实施例1-3中转晶剂为：柠檬酸钠；实施例4-5中转晶剂为：硫酸铝。
按上述配方配置的原料经过如图1工艺流程步骤，原料经过计量后进入搅拌机搅拌均匀输送至仓内存放消解陈化，消解陈化的主要作用是使生石灰吸水变成熟石灰，同时原料在进仓出仓时有对原料的均化作用，消解陈化需要2-4小时，消解好的料出仓进入轮碾式搅拌机进行碾压搅拌，碾压搅拌可以排除出一些料中多余的空气并且提高混合料的成型性能，碾压过程需要2-4min，完成碾压的混合料布料送入模压式压机的模腔内进行压制，砖块的受压压强在20MPa以上，压制成型的砖坯大小及实心砖或者盲孔砖可由模具决定，本方案是采用实心标砖，尺寸为240×115×53mm，压制完成的砖坯送入蒸压釜进行养护，养护制度为：室温升至140℃约1小时，140℃恒温6小时，降至室温1小时，整个蒸压过程为8小时，完成养护过程后出蒸压釜即为本发明环保高强脱硫石膏墙体砖成品。
取样砖按照《GB/T2542-2003砌墙砖试验方法》中非烧结标砖测试方法进行检测，检测结果如表2。
表2 环保高强脱硫石膏墙体砖检测结果
检测结果表明本发明环保高强脱硫石膏墙体砖强度达到MU10等级，其它各项指标符合标准要求，且具有密度低单块质量轻、导热系数低墙体保温性能好的优点。
Claims (9)
1.一种环保高强脱硫石膏墙体砖，其特征在于是由脱硫石膏、粉煤灰、生石灰、凝结剂、转晶剂制备而成，各组份质量含量范围为：
脱硫石膏 65％-75％；
粉煤灰 19％-30％；
生石灰 4％-5％；
凝结剂 0.8-1.2％；
转晶剂 0.2％-0.4％；
所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥95％，有效氧化钙含量≥60％；
所述的凝结剂为有机硅；所述的转晶剂为柠檬酸钠及硫酸铝其中一种或两者混合物。
2.如权利要求1所述环保高强脱硫石膏墙体砖，其特征在于：
所述的粉煤灰为II级灰，所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥98％。
3.如权利要求1或2所述的环保高强脱硫石膏墙体砖，其特征在于：所述的凝结剂的含量为1％。
4.一种环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，其特征在于：它是按以下工艺、步骤进行：
1)原料配料：按照以下组份质量含量进行配料：脱硫石膏65％-75％，粉煤灰19％-30％，生石灰4％-5％，凝结剂0.8-1.2％，转晶剂0.2％-0.4％；
所述的凝结剂为有机硅；所述的转晶剂为柠檬酸钠及硫酸铝其中一种或两者混合物 ;
2)混合搅拌：将脱硫石膏、粉煤灰、生石灰、凝结剂与转晶剂混合搅拌均匀；
3)消解陈化：按配比并搅拌均匀的混合料进仓消解陈化，消解时间为2-4小时；
4)碾压混合：将消解陈化后的混合料进行碾压混合以增加塑性；
5)压制成型：经过以上步骤处理的混合料经模压式压机压制成型成为砖坯，压制压力＞20MPa；
6)蒸压养护：压制好的砖坯进蒸压釜蒸压养护，养护制度为：蒸汽温度控制在130-150℃，恒温时间5-7小时；
7)蒸压完成后出釜即为脱硫石膏成品砖。
5.如权利要求4所述的环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，其特征在于：所述的脱硫石膏直接利用；所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥95％，有效氧化钙含量≥60％。
6.如权利要求5所述的环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，其特征在于：所述的粉煤灰 为II级灰，所述的生石灰中-0.074mm粒级含量≥98％。
7.如权利要求4、5或6所述的环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，其特征在于：
所述的混合搅拌工序为：先将脱硫石膏、粉煤灰、生石灰混合搅拌均匀，再将凝结剂与转晶剂配成溶液喷成雾状拌合到脱硫石膏、粉煤灰、生石灰的混合料中。
8.如权利要求4、5或6所述的环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，其特征在于：
所述的蒸压养护的工序为：室温升至130-150℃的恒温时间为0.9-1.1小时，从130-150℃的恒温再降至室温为0.9-1.1小时。
9.如权利要求7所述的环保高强脱硫石膏墙体砖的生产方法，其特征在于：
所述的碾压混合时间为2-4分钟；所述的蒸压养护的工序为：室温升至130-150℃的恒温时间为0.9-1.1小时，从130-150℃的恒温再降至室温为0.9-1.1小时。
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