[发明专利]含脱硫渣及钢渣之免烧砖

说明书

本发明公开了含脱硫渣及钢渣之免烧砖，由以下材料重量配比制成：脱硫渣20‑35％、粉煤灰3‑10％、水淬渣粉5‑20％、硅酸盐水泥5‑15％、钢渣20‑50％，其中脱硫渣为主要的固废填充料与火山灰活性激发材料。脱硫渣、粉煤灰、水淬渣粉、硅酸盐水泥、钢渣微粉为固化胶结料和激发剂，上述材料可一种或多种组合来达到胶结固化的强度与产品的要求。本发明涉及营建材料技术领域，具体涉及含脱硫渣及钢渣之免烧砖。降低亚硫酸钙、钙矾石和钢渣的不稳定性影响，提高使用相关原料之建材的安定性，添加火山灰材料及控制钢渣骨料粒径不大于3mm可基本上控制住后期可能的膨胀破坏影响；充分利用固废本身的碱性、胶凝性质和骨料级配的致密填充，减少使用如水泥、砂石等材料，大幅降低成本。

技术领域

本发明涉及营建材料技术领域，具体涉及含脱硫渣及钢渣之免烧砖。

背景技术

过去钢厂烧结机的烟气脱硫都采用湿法脱硫，不仅设备占地面积大，还产生脱硫石膏固废及废水，运维成本高。近年来，越来越多钢厂烧结机烟气改采循环流化床干法或半干法脱硫，该法设备投资省，占地面积小，不产生废水。干粉吸收剂(氧化钙或氢氧化钙)与烟气中的硫分反应生成硫酸钙，但因脱硫的氧化反应不完全，脱硫的产物大部分以亚硫酸钙的形式存在脱硫渣中，硫酸钙只占一小部分。脱硫渣中同时还含有未完全反应的吸收剂氧化钙或氢氧化钙，及一部分的碳酸钙杂质。由于亚硫酸钙在常温环境中与空气和湿气会缓慢的转变为硫酸钙，致使体积膨胀，使得后续作为建材再利用产生困难。因此，目前干法脱硫渣多以掩埋处置，造成业主的困扰，也产生环境隐患。

干法脱硫渣是一种干态的粉末状混合物，平均粒径为20μm或更细，其堆积密度约700kg/m3，一般呈米黄色或灰白色，含铁量较高时，则略带棕红色。其主要的特点为高钙、高硫、强碱性、较高的自硬性、和较细的粒度。国内对于干法脱硫渣的应用尚处在起步阶段，对其综合利用尚存在疑虑。

基于保护国土资源和节能减碳，国家对烧结砖生产的控管日趋严格，能源耗损较少的免烧砖生产工艺渐成主流。利用工矿业固废来生产免烧砖，将固废资源化利用，不仅协助企业解决了部分固废处理的难题，同时也创造了一种环境友善的产业。免烧砖的生产主要是采用高压将半干湿的拌合料挤压成型，产品种类可视需求更换不同模具进行生产，一般有标砖、行道砖、广场砖、护坡砖、植草砖、透水砖和路缘石等。本技术开发所使用的固废材料主要来自河北唐山地区，种类包括干法脱硫渣、钢渣提铁后尾渣、铁尾矿、高炉水淬渣粉、和粉煤灰等。所使用的原料成分分析如表1-4所示。。

发明内容

本发明要解决的技术难题有三：(1)脱硫渣中所含的亚硫酸钙可能后续会持续缓慢氧化成硫酸钙，造成产品的膨胀破坏；(2)产品固化后期，硫酸盐与铝酸盐发生反应，生成钙矾石，可能造成产品的膨胀破坏；(3)钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁水化后体积膨胀，可能造成产品的膨胀爆裂。针对以上三个问题，根据学理基础提出配方配制原则，再经过实验验证，有效消减了上述的潜在问题，使产品达到了该有的稳定性，同时也达到了资源再利用的目的。

为实现上述目的，本发明从两个方向着手来解决上述的技术难题，一是配方的设计，一是材料的预处理。由学理上说，亚硫酸钙在常温碱性环境中可维持稳定，本方案配方中，钢渣在反应过程中持续释放碱性物质，维持孔隙水的碱性，可使亚硫酸钙持续维持其化学稳定性。在配方中加入火山灰材料，强碱性的脱硫渣可促进硫铝酸盐反应速度，在固化过程早期生成钙矾石，消耗掉其中之参与反应的物质，加上火山灰反应所产生的C-S-H凝胶阻隔了水渗透的孔隙管道，抑制了产品固化后期钙矾石的生成发展，避免了膨胀破坏。本方案同时使用地聚合物反应原理，添加硅铝增强剂增加产品的早期强度和整体性能。钢渣的不稳定性问题，透过以下预处理方案来降低其破坏性。

1、钢渣陈化处理：可选用掩埋时间较久的旧钢渣或自行进行陈化处理，其游离氧化钙镁的含量较低，安定性较高。