[发明专利]利用钙基脱硫产物和流化床燃煤炉灰渣制低收缩-膨胀水泥(水泥混凝土膨胀剂)的方法

说明书

技术领域

本发明是一种制低收缩-膨胀水泥(或水泥混凝土膨胀剂)的方法，特别是利用钙基脱硫产物和流化床燃煤炉灰渣制低收缩-膨胀水泥(或水泥混凝土膨胀剂)的方法。

背景技术

早在1964～1965年，王惠民、沈鸿根、陈益洲在茂名石油公司试验厂进行我国首次流化床燃烧试验时，柳州水泥厂和茂名水泥厂均证实燃用油页岩的流化床燃烧炉产生的灰渣是生产水泥的优质混合材。随后的研究表明在750～950℃下运行的燃煤流化床燃烧炉产出的大多数灰渣中的硅、铝、钙、铁等的氧化物均有很高的活性。1985～1990国家‘七五’攻关中，廉慧珍等利用张绪祎、黄信仪等研制的流化床燃烧脱硫剂，在燃用高硫煤的流化床炉脱硫时产生的灰渣进行了相关研究并应用于工程实际，在此基础上形成相关专利，即陈恩义和廉慧珍有关利用沸腾炉燃烧煤脱硫废渣制作水泥混凝土膨胀剂的方法(专利申请号9010932.1)和廉慧珍、郭玉顺有关一种用燃煤固硫渣制作固硫渣水泥的方法(专利申请号89108564.5)。这些研究成果无疑是一种创新。廉慧珍等的研究成果基于两点：其一是流化床燃煤脱硫产生的II型无水硫酸钙在碱度较高的条件下，溶解度会显著提高，以致高于二水石膏的溶解度，而这些碱度是来自脱硫过程中过量添加的石灰石生成的活性氧化钙；其二是溶解了的SO₃与流化床燃煤产生的灰中的活性Al₂O₃结合构成膨胀因素。但廉慧珍等的上述专利均以流化床炉燃用高含硫量煤的高SO₃含量固硫渣为基础，这一要求限制了该技术的应用范围。以要求SO₃＞6％为例，就使得大量不脱硫或‘硫灰比’较小的流化床燃煤灰渣不能作为制作低收缩-膨胀水泥(或水泥混凝土膨胀剂)的原料加以利用。另一方面，作为目前脱硫技术主体的钙基半干法和湿法脱硫工艺的产物，其产量很大，虽然含有较多的SO₃和SO₂，因用途窄只好弃置造成新的污染，极需将它们资源化，但它们也没有列入制作低收缩-膨胀水泥(或水泥混凝土膨胀剂)的原料。究其实质，所谓利用张绪祎、黄信仪等研制的流化床燃烧脱硫剂，在燃用高硫煤流化床炉应用时产生的灰渣中的煤灰，与其他流化床炉低碳煤灰并无本质差异，只是由于流化床燃煤炉灰渣中的活性Al₂O₃与无水硫酸钙(II-CaSO4)中的SO₃构成膨胀因素，所以在选用流化床燃煤炉灰渣时要求流化床燃煤炉灰渣中的活性Al₂O₃的含量不低于无水硫酸钙(II-CaSO4)中的SO3含量即可符合要求，而我国绝大多数煤种在循环流化床炉中燃用后的灰渣均能符合该技术对Al₂O₃含量的要求，均应能够成为基本原料之一；而该种脱硫剂的基本有效成分仍然是石灰石，在反应后由于燃烧温度适宜产生无水硫酸钙(II-CaSO4)和活性氧化钙(过量添加所致)，与一般流化床炉内脱硫的差异只是因制作工艺特殊其钙利用率较高，产物中的活性氧化钙含量相对较低而已；由于燃用高硫煤，其硫灰比较高，则灰渣中SO₃含量较高。显然，廉慧珍等的上述研究成果核心不在于原料来源而在于组分和比例，只要依然沿用上述专利技术在水泥混凝土和膨胀剂方面所要求的特殊组分(无水硫酸钙、活性氧化钙、活性Al₂O₃)和比例，完全不必拘泥于燃用高硫煤的固硫渣。

发明内容

本发明依然沿用上述专利技术在水泥和膨胀剂方面的基本原则，但是将原料来源扩大，即可以使用各种燃煤流化床低碳炉灰，而原料中的SO₃则是来自多种钙基脱硫产物，至于原料中的活性氧化钙含量不足时，则由向流化床炉内添加石灰石煅烧生成石灰补充之。由于拓宽了原料来源，将使该技术获得广泛应用。

本发明是这样实现的：钙基脱硫产物和流化床燃煤炉灰渣低收缩-膨胀水泥的基本组分是水泥熟料、流化床燃煤炉灰渣、无水硫酸钙(II-CaSO4)和活性氧化钙；钙基脱硫产物和流化床燃煤炉灰渣水泥混凝土膨胀剂的基本组分是水泥熟料、流化床燃煤炉灰渣、无水硫酸钙(II-CaSO4)和活性氧化钙。钙基脱硫产物和流化床燃煤炉灰渣低收缩-膨胀水泥的各基本组分比例为：水泥熟料40～60％，流化床燃煤炉灰渣20～50％，无水硫酸钙(II-CaSO4)6～12％，活性氧化钙3～8％；钙基脱硫产物和流化床燃煤炉灰渣水泥混凝土膨胀剂的各基本组分比例为：流化床燃煤炉灰渣35～65％，无水硫酸钙(II-CaSO4)30～50％，活性氧化钙5～15％。