[发明专利]一种用于水泥和混凝土中的改性脱硫灰及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种用于水泥和混凝土中的低膨胀改性脱硫灰及其制备方法。

背景技术

干法脱硫主要采取NID脱硫工艺。NID技术是以生石灰或消石灰作为吸收剂,与除尘器捕集下来的具有一定碱性的循环飞灰混合增湿后注入反应器,使之均匀地分布于热态烟气中。此时,吸收剂表面水分被蒸发,烟气得到冷却,但湿度增加,烟气中的SO₂、HCl等酸性组分被吸收生成CaSO₃.0.5H₂O和CaCl₂.4H₂O。被除尘器捕集下来的脱硫终产物和未反应完全的吸收剂再部分注入混合增湿装置,并补充新鲜吸收剂后进行再循环，从而大大提高了吸收剂的利用率。

干法脱硫灰目前在混凝土中，由于其亚硫酸盐含量高达18.88%，导致混凝土后期体积膨胀不稳定，且干法脱硫灰的性能变化大，杂质含量及种类也较多，尤其是亚硫酸盐含量偏高而无法使用，目前只能堆弃处理，造成资源浪费和二次污染，至今无法应用在混凝土中。

CN201010546668.8指出一种快速氧化剂，但未指明转化率，经过实验证明存在亚硫酸根被氧化铝不高而无法应用到水泥工业的缺陷，且没有就具体应用在水泥工业中的技术做相应的探索。

在《第五届全国大气污染治理暨脱硫脱硝（氮）、汞、二氧化碳排放控制、除尘技术创新大会》刊物中《半干半湿烟气脱硫灰综合利用研究》文章对在水泥熟料中添加不同比例的脱硫灰制水泥混合材进行研究，研究结果表明半干半湿烟气脱硫灰可用来生产砖和水泥混合材等原料，但并未说明具体配方、产品性能和使用方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于水泥和混凝土中的改性脱硫灰，其硫酸钙转化率高，掺入水泥固化成型后早期抗压强度高、膨胀率低。

一种用于水泥和混凝土中的改性脱硫灰，由脱硫灰在常温下与氧化剂混合制得，其氧化剂成分为二氧化锰、醋酸和脱硫渣；改性脱硫灰中CaSO₄.2H₂O的转化率为95-98%。

按上述方案，所述氧化剂成分按质量比为：

二氧化锰70-80wt%、醋酸5-10wt%、脱硫渣10-25wt%。

按上述方案，水泥和混凝土中改性脱硫灰的掺量按质量分数计为5%-25%。

一种用于水泥和混凝土中的改性脱硫灰的制备方法，包括向脱硫灰中加入氧化剂，使得CaSO₄.2H₂O的转化率为95-98%；其中氧化剂成分为二氧化锰、醋酸和脱硫渣；所述氧化剂成分按质量比为：二氧化锰70-80wt%、醋酸5-10wt%、脱硫渣10-25wt%。

混凝土后期体积安定性是否合格主要取决于具有足够大的抗拉强度，当混凝土抗拉强度大于残存的亚硫酸盐继续反应转化成硫酸盐而产生的体积膨胀应力，则混凝土后期不会因残存的亚硫酸盐继续反应而产生裂纹。CaSO₄.2H₂O的转化率越高，改性脱硫灰的添加对水泥和混凝土的不良影响越小。

本发明的有益效果：

所得改性脱硫灰中CaSO₄.2H₂O的转化率达到了95-98%，添加到水泥和混凝土中，早期抗压强度显著增大，完全固化后抗压强度几乎没有降低，且膨胀应力小。

具体实施方式

以下实施例进一步解释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

脱硫灰的主要矿物组成为CaSO₃.0.5H₂O和CaCO₃，还有少量的Ca(OH)₂，以及含玻璃相和莫来石的粉煤灰等。烟气脱硫时因加入的石灰较多，钙硫比较高，故CaCO₃较多。

氧化剂的配制：

组成成分按质量比为：二氧化锰70-80wt%、醋酸5-10wt%、脱硫渣10-25wt%。

用于水泥和混凝土中的改性脱硫灰的制备：

向脱硫灰中加入上述氧化剂，使得CaSO₄.2H₂O的转化率为95-98%。CaSO₄.2H₂O的转化率即为原脱硫灰中被氧化为CaSO₄.2H₂O的CaSO₃.0.5H₂O所占的比例。