[发明专利]一种综合利用工业废渣控制混凝土体积稳定性的方法

说明书

本发明属于新材料技术、环保技术领域。本发明涉及一种利用垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏、磷石膏等固体废弃物的利用以及生产用于混凝土体积稳定的膨胀剂技术。该技术包括以下两个步骤：(1)采用垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏、石灰石、铝矾土为原料，在电炉中以升温、保温得到以无水硫铝酸钙、硅酸二钙为主要矿物的硫铝酸盐熟料；(2)将上述硫铝酸盐熟料与脱硫石膏、磷石膏共同粉磨制得膨胀剂，根据材料种类、组成不同可实现弥补不同程度混凝土体积收缩，起到稳定其体积变化的作用。

技术领域

本发明属于新材料技术、环保技术领域，涉及垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏、磷石膏等固体废弃物的利用以及生产用于混凝土体积稳定的膨胀剂技术。

背景技术

混凝土膨胀剂是指掺入混凝土后，能使混凝土在硬化过程中因化学作用产生一定体积膨胀的外加剂。混凝土的裂缝防治是混凝土工程界长期以来致力解决的一大技术问题，而利用膨胀剂的收缩补偿作用是目前工程中应用最为普遍的控制混凝土裂缝的方法。

混凝土膨胀剂的用途十分广泛，主要用在补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土、灌浆材料和自应力混凝土中。混凝土膨胀剂还常被作为防水剂的原材料，膨胀剂与减水剂、缓凝剂等复配使用可以同时满足混凝土在减水、缓凝和防水、膨胀等方面的技术要求。

目前，硫铝酸钙类膨胀剂是应用非常普遍的一种膨胀剂，其产生膨胀能的原因是由于硫铝酸钙水化物(钙矾石)的生成。由于当前资源能源的有效利用和环境问题引起了人们的高度重视，提倡可持续发展的战略。由于使用的矾土、石灰石、石膏等是天然矿物，天然资源是不可再生资源，这对日益紧张的资源构成了威胁，所以寻求天然资源的替代品是当前建材行业发展的一个趋势。

城市垃圾焚烧飞灰中因含有总二噁英(PCDDs)和总呋喃(PCDFs)、较高浸出浓度的重金属而属于危险废弃物，而同时焚烧飞灰中的主要化学成分属CaO－SiO₂－Al₂O₃(Fe₂O₃)体系，所以焚烧飞灰既有污染性，又有资源利用性。焚烧飞灰进入危险废弃物填埋场的年处理费用将超过200亿元。除了费用问题，危险废弃物填埋场还存在一些其它问题。目前我国的生活垃圾焚烧厂的建设要远远超过危险废弃物填埋场的建设步伐，每天都会产生大量的垃圾焚烧飞灰急需寻找合适的出路，因此如何安全有效地处置利用垃圾焚烧飞灰已成为急需解决的环境和社会问题。国内外对焚烧飞灰的处置着重于无害化处理，如熔融固化、水泥沥青固化等，而对其所具有的资源性却未能得到利用。

我国烟气脱硫技术的主要有湿法脱硫工艺、干法脱硫和半干法脱硫等，其中，湿法脱硫工艺的应用比例高达85％。但是，这种石灰石－石膏法湿法脱硫工艺产生的后果就是脱硫石膏大量堆放、分解造成二次污染，对气候、土壤、植物和人类健康带来危害。另外，许多化工企业生产过程中的副产石膏早已积弊为患。现阶段，脱硫石膏和化工副产品石膏，如磷石膏等已超过1亿吨。如何处置这些工业废弃物，已成为各国政府迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合利用工业废渣控制混凝土体积稳定性的方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：本发明中，新型混凝土膨胀剂的生产包括硫铝酸盐熟料的煅烧和硫铝酸盐熟料与石膏的粉磨两个过程。

本发明中，硫铝酸盐熟料是采用垃圾焚烧飞灰、脱硫石膏、磷石膏、石灰石、铝矾土为原料，在电炉中以20～30℃/min的升温速度至1200～1250℃，然后保温1～2h而成。熟料的主要矿物是C₂S和C₄AF，这通过以下的方法(配方)即可控制实现。

硫铝酸盐熟料质量应该符合《硫铝酸盐水泥》(GB 20472-2006)中有关规定：即熟料中Al₂O₃％≥30.0％；SiO₂≤10.5％，硫铝酸盐水泥熟料3d的抗压强度≥55MPa。这样的质量通过以下的方法即可控制实现。