[发明专利]烧结干法脱硫灰改性矿粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料、环保节能技术领域，具体涉及一种烧结干法脱硫灰改性矿粉及其制备方法，为钢铁企业烧结干法脱硫灰等固体废弃物的资源化利用提供了一条有效途径。

背景技术

国外烧结脱硫技术起步较早，脱硫技术已经非常成熟。日本上个世纪70年代就开始进行烧结烟气的治理，是世界上最早进行烧结烟气治理的国家。在20世纪70年代日本烧结脱硫工艺以石灰石—石膏法，氨—硫胺法等湿法工艺为代表，80年代以活性炭和氧化镁法等干法工艺为代表。目前，部分企业的湿法烟气脱硫已改造成半干法脱硫，或采用了多种脱硫技术的组合。

奥地利钢铁联合公司采用西门子-奥钢联开发的MEROS工艺，处理烟气量约90万m³/h，脱硫率大于90％。

卢森堡的阿赛洛公司的Solac工厂的烧结机，采用Alstom的NID工艺。该系统由3套并联的NID脱硫除尘装置组成，脱硫效率60％左右。该工艺特点为吸收剂、再循环物料和水在反应器外混合后注入到烟道反应器内进行脱硫。

中国钢铁行业是仅次于电力行业的第二大二氧化硫排污行业，而烧结工序中产生的二氧化硫又占到钢铁行业二氧化硫排放总量的90％。近年来，我国在大力推进钢铁企业烧结烟气脱硫。

国内采用烧结烟气循环流化床干法脱硫工艺的代表是宝钢股份，由龙净环保承揽的2套LJS型烧结烟气循环流化床干法脱硫装置已在宝钢梅钢分公司和宝钢本部炼铁厂顺利投运，脱硫效率达到90％以上，第3套套LJS型烧结烟气循环流化床干法脱硫装置也将于2011年底投运。石家庄钢铁公司对3号烧结机和4号烧结机采用了密相干塔法进行脱硫。太钢的450m²和600m²两台烧结机上应用活性炭吸附法脱硫脱销工艺，每年将可减排二氧化硫1.24万吨。武汉钢铁公司和鞍山钢铁公司采用NID法进行烧结干法脱硫。

根据《国家环境保护“十二五”规划要求和《钢铁行业烧结烟气脱硫专项规划》，到“十二五”末我国烧结烟气将全部实现脱硫，随之产生的大量烧结脱硫副产物，特别是干法脱硫产生的脱硫灰副产物含有大量的亚硫酸钙，由于缺乏利用技术面临着处置利用的难题。

在欧美国家，已经开展多年的干法脱硫副产物的综合利用研究，很多技术已经得到产业化应用，主要用于矿井回填、土地复垦、道路路基建设等方面。如美国俄亥俄州已经利用干法脱硫副产物为路基材料，建设了多条不同等级的高速公路。

在国内烧结干法脱硫灰的利用研究工作则还刚起步，烧结干法脱硫灰基本上采取填埋或堆置方式处理。

为了避免在解决大气污染的同时由于脱硫副产物得不到有效处置利用而引发新的二次污染，迫切需要研究开发烧结干法脱硫灰的利用技术途径。

本发明通过对烧结干法脱硫灰的分析，发现烧结干法脱硫灰含有25％-65％的CaSO₃、30％-45％的CaCO₃，细度比表达到400m²/kg以上，具有硫酸盐矿物激发作用。在胶砂对比试验微观分析中发现，在合适的掺量下，相比水泥-S95矿粉胶砂，水泥-烧结干法脱硫灰改性矿粉水化早期的CSH含量迅速增加，同时出现了独特的片状水化亚硫铝酸钙产物，与针状钙矾石交织交错，其中夹杂着六方型水化硅酸钙，随着龄期增长，交织更加致密。在水化机理上，烧结干法脱硫灰具有明显的早强促进作用。

发明内容

针对上述现有技术中提及的问题，本发明提出一种旨在充分利用烧结干法脱硫灰来改善矿粉性能，提高矿粉活性的改性矿粉，并提出一种制备该矿粉的方法，以制备出满足GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》的S95级矿粉以上的混凝土掺合料。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

烧结干法脱硫灰改性矿粉，7天活性指数大于80％，28天活性指数大于100％，比表面积≥400m²/kg，三氧化硫含量≤4.0％，氯离子含量≤0.06％，烧失量≤3.0％，流动度比≥100％，其原料及其组成为：高炉矿渣粉95wt％-99wt％，烧结干法脱硫灰1wt％-5wt％。

本发明所述烧结干法脱硫灰改性矿粉的制备方法为：

将高炉矿渣和烧结脱硫灰按照设定比例混合后按照制备矿渣微粉的工艺粉磨、选粉，制得烧结干法脱硫灰改性矿粉；

或，将高炉矿渣粉和烧结脱硫灰按照设定比例混合均匀，制得烧结干法脱硫灰改性矿粉。

所述高炉矿渣指标符合GB/T 203-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》要求，并且其质量系数≥1.7，水分≤1.0％；