專利名稱：燒結干法脫硫灰改性礦粉及其制備方法
技術領域：
本發明屬于新材料、環保節能技術領域，具體涉及一種燒結干法脫硫灰改性礦粉及其制備方法，為鋼鐵企業燒結干法脫硫灰等固體廢棄物的資源化利用提供了一條有效途徑。
背景技術：
國外燒結脫硫技術起步較早，脫硫技術已經非常成熟。日本上個世紀70年代就開始進行燒結煙氣的治理，是世界上最早進行燒結煙氣治理的國家。在20世紀70年代日本燒結脫硫工藝以石灰石一石膏法，氨一硫胺法等濕法工藝為代表，80年代以活性炭和氧化鎂法等干法工藝為代表。目前，部分企業的濕法煙氣脫硫已改造成半干法脫硫，或采用了多種脫硫技術的組合。奧地利鋼鐵聯合公司采用西門子-奧鋼聯開發的MEROS工藝，處理煙氣量約90萬 m3/h,脫硫率大于90%。盧森堡的阿賽洛公司的Solac工廠的燒結機，采用Alstom的NID工藝。該系統由 3套并聯的NID脫硫除塵裝置組成，脫硫效率60%左右。該工藝特點為吸收劑、再循環物料和水在反應器外混合后注入到煙道反應器內進行脫硫。中國鋼鐵行業是僅次于電力行業的第二大二氧化硫排污行業，而燒結工序中產生的二氧化硫又占到鋼鐵行業二氧化硫排放總量的90%。近年來，我國在大力推進鋼鐵企業燒結煙氣脫硫。國內采用燒結煙氣循環流化床干法脫硫工藝的代表是寶鋼股份，由龍凈環保承攬的2套LJS型燒結煙氣循環流化床干法脫硫裝置已在寶鋼梅鋼分公司和寶鋼本部煉鐵廠順利投運，脫硫效率達到90 %以上，第3套套LJS型燒結煙氣循環流化床干法脫硫裝置也將于 2011年底投運。石家莊鋼鐵公司對3號燒結機和4號燒結機采用了密相干塔法進行脫硫。 太鋼的450m2和600m2兩臺燒結機上應用活性炭吸附法脫硫脫銷工藝，每年將可減排二氧化硫I. 24萬噸。武漢鋼鐵公司和鞍山鋼鐵公司采用NID法進行燒結干法脫硫。根據《國家環境保護“十二五”規劃要求和《鋼鐵行業燒結煙氣脫硫專項規劃》， 到“十二五”末我國燒結煙氣將全部實現脫硫，隨之產生的大量燒結脫硫副產物，特別是干法脫硫產生的脫硫灰副產物含有大量的亞硫酸鈣，由于缺乏利用技術面臨著處置利用的難題。在歐美國家，已經開展多年的干法脫硫副產物的綜合利用研究，很多技術已經得到產業化應用，主要用于礦井回填、土地復墾、道路路基建設等方面。如美國俄亥俄州已經利用干法脫硫副廣物為路基材料，建設了多條不同等級的聞速公路。在國內燒結干法脫硫灰的利用研究工作則還剛起步，燒結干法脫硫灰基本上采取填埋或堆置方式處理。為了避免在解決大氣污染的同時由于脫硫副產物得不到有效處置利用而引發新的二次污染，迫切需要研究開發燒結干法脫硫灰的利用技術途徑。
本發明通過對燒結干法脫硫灰的分析，發現燒結干法脫硫灰含有25% -65%的 CaS0s>30% -45%的CaCO3，細度比表達到400m2/kg以上，具有硫酸鹽礦物激發作用。在膠砂對比試驗微觀分析中發現，在合適的摻量下，相比水泥-S95礦粉膠砂，水泥-燒結干法脫硫灰改性礦粉水化早期的CSH含量迅速增加，同時出現了獨特的片狀水化亞硫鋁酸鈣產物，與針狀鈣礬石交織交錯，其中夾雜著六方型水化硅酸鈣，隨著齡期增長，交織更加致密。 在水化機理上，燒結干法脫硫灰具有明顯的早強促進作用。

發明內容
針對上述現有技術中提及的問題，本發明提出一種旨在充分利用燒結干法脫硫灰來改善礦粉性能，提高礦粉活性的改性礦粉，并提出一種制備該礦粉的方法，以制備出滿足 GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土的粒化高爐礦渣粉》的S95級礦粉以上的混凝土摻合料。本發明可以通過以下技術方案來實現燒結干法脫硫灰改性礦粉，7天活性指數大于80%，28天活性指數大于100%， 比表面積彡400m2/kg，三氧化硫含量彡4.0%，氯離子含量彡O. 06%，燒失量彡3.0%, 流動度比彡100%，其原料及其組成為高爐礦渣粉95wt% _99wt%，燒結干法脫硫灰 Iwt % -5wt%。本發明所述燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法為將高爐礦渣和燒結脫硫灰按照設定比例混合后按照制備礦渣微粉的工藝粉磨、選粉，制得燒結干法脫硫灰改性礦粉；或，將高爐礦渣粉和燒結脫硫灰按照設定比例混合均勻，制得燒結干法脫硫灰改性礦粉。所述高爐礦渣指標符合GB/T 203-2008《用于水泥中的粒化高爐礦渣》要求，并且其質量系數彡I. 7，水分彡I. 0% ；所述燒結干法脫硫灰為燒結煙氣干法脫硫工藝產生的含硫酸鹽物質的脫硫副產物，其含水量不大于1%，比表面積不小于400m2/kg ；所述高爐礦渣粉其密度不小于2. 8g/cm3，其比表面積不小于400m2/kg，7d活性指數不小于73%，28d活性指數不小于95% ;其他指標符合GB/T18046-2008。上述技術方案的采用使得本發明與現有技術相比具有如下優勢7天和28天活性指數較未改性礦粉有較大提高；改性礦粉的比表面積較未改性礦粉降低，可有效降低礦渣粉磨能耗，有利于實現低碳經濟；用于預拌混凝土中時較普通礦粉混凝土相比在抗碳化、抗凍性、抗氯離子滲透等耐久性指標方面更優，能有效改善混凝土工作性能，并提高硬化混凝土早期抗收縮裂縫性能。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明，以下實施例應理解為僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。在閱讀了本發明記載的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發明權利要求所限定的范圍。
本發明所采用的原材料高爐礦渣(其質量系數> I. 7，烘干后水分< I. 0%，其余指標符合GB/T 203-2008)、礦渣微粉、燒結干法脫硫灰(其含水量不大于I %，比表面積不小于 400m2/kg)。實施例I :礦渣微粉99wt %，7d活性指數78 %，28d活性指數105 %，密度2. 90g/cm3、比表面積 420m2/kg ；燒結干法脫硫灰Iwt %。將以上二種物料經機械攪拌混合均勻后制成燒結干法脫硫灰改性礦粉樣品。參照 GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》，檢驗燒結干法脫硫灰改性礦粉試樣各方面性能。基準水泥采用海螺牌42. 5級硅酸鹽水泥，測試結果見表I。實施例2 高爐礦洛98wt% ；燒結干法脫硫灰2wt %。 燒結干法脫硫灰入配料倉，通過稱量皮帶按配比與高爐礦渣一起入磨，經過粉磨、 選粉等工藝加工成改性礦粉。對改性礦粉出庫樣進行取樣，參照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》，檢驗試樣各方面性能。基準水泥采用海螺牌42. 5級硅酸鹽水泥，測試結果見表I。實施例3 礦渣微粉97wt %，7d活性指數78 %，28d活性指數105 %，密度2. 90g/cm3、比表面積 420m2/kg ；燒結脫硫灰3wt%。燒結干法脫硫灰入配料倉，通過稱量皮帶按配比與高爐礦渣入磨，經過粉磨、 選粉等工藝加工成改性礦粉。對燒結干法脫硫灰改性礦粉出庫樣進行取樣，參照GB/ T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》，檢驗試樣各方面性能。基準水泥采用海螺牌42. 5級硅酸鹽水泥，測試結果見表I。實施例4 礦渣微粉95wt %，7d活性指數78 %，28d活性指數105 %，密度2. 90g/cm3、比表面積 420m2/kg ；燒結脫硫灰5wt%。將以上二種物料經機械攪拌混合均勻后制成燒結干法脫硫灰改性礦粉試樣。參照 GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》，檢驗試樣各方面性能。基準水泥采用海螺牌42. 5級硅酸鹽水泥，測試結果見表I。注對比樣I組成為 S95 級礦渣微粉 IOOwt %，密度 2. 90g/cm3、比表面積 420m2/kg ；表I燒結干法脫硫灰改性礦粉性能試驗結果
權利要求
1.燒結干法脫硫灰改性礦粉，其特征在于，7天活性指數大于80%，28天活性指數大于100%，比表面積彡400m2/kg，三氧化硫含量彡4.0%，氯離子含量彡O. 06%，燒失量 (3.0%，流動度比彡100%，其原料及其組成為高爐礦渣粉95wt% _99wt%，燒結干法脫硫灰 Iwt % -5wt%。
2.根據權利要求I所述的燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法，其特征在于，將高爐礦渣和燒結脫硫灰按照設定比例混合后按照制備礦渣微粉的工藝粉磨、選粉，制得燒結干法脫硫灰改性礦粉。
3.根據權利要求2所述的燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法，其特征在于，所述高爐礦渣指標符合GB/T 203-2008《用于水泥中的粒化高爐礦渣》要求，并且其質量系數彡I. 7，水分彡I. 0%。
4.根據權利要求2所述的燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法，其特征在于，所述燒結干法脫硫灰為燒結煙氣干法脫硫工藝產生的含硫酸鹽物質的脫硫副產物，其含水量不大于1%,比表面積不小于400m2/kg。
5.根據權利要求I所述的燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法，其特征在于，將高爐礦渣粉和燒結脫硫灰按照設定比例混合均勻，制得燒結干法脫硫灰改性礦粉。
6.根據權利要求5所述的燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法，其特征在于，所述燒結干法脫硫灰為燒結煙氣干法脫硫工藝產生的含硫酸鹽物質的脫硫副產物，其含水量不大于1%,比表面積不小于400m2/kg。
7.根據權利要求5所述的燒結干法脫硫灰改性礦粉的制備方法，其特征在于，所述高爐礦渣粉其密度不小于2. 8g/cm3，其比表面積不小于400m2/kg，7d活性指數不小于73%， 28d活性指數不小于95% ;其它指標符合GB/T18046-2008。
全文摘要
本發明公開了一種燒結干法脫硫灰改性礦粉及其制備方法，所述燒結干法脫硫灰改性礦粉，7天活性指數大于80％，28天活性指數大于100％，比表面積≥400m2/kg，三氧化硫含量≤4.0％，氯離子含量≤0.06％，燒失量≤3.0％，流動度比≥100％，其原料及其組成為高爐礦渣粉95wt％-99wt％，燒結干法脫硫灰1wt％-5wt％；本發明的改性礦粉較普通礦粉7天和28天活性指數有較大提高；比表面積要求低，可有效降低礦渣粉磨能耗；用于預拌混凝土中時在抗碳化、抗凍性、抗氯離子滲透等耐久性指標方面更優，能有效改善混凝土工作性能，并提高硬化混凝土早期抗收縮裂縫性能。
文檔編號C04B18/12GK102584062SQ20121006827
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者劉劍平, 周維, 唐歐靖, 康明, 徐兵, 陳健, 陳忠平, 顧文飛 申請人:上海寶田新型建材有限公司, 寶山鋼鐵股份有限公司