[发明专利]一种硫系镁质胶凝材料及其使用方法和应用

说明书

本公开涉及一种硫系镁质胶凝材料及其使用方法和应用，所述硫系镁质胶凝材料的组成成分包括含硫镁渣、氧化镁和石灰石粉。本公开提供的胶凝材料以含硫镁渣作为原料，不仅能够使得含硫镁渣得以资源化利用解决含硫镁渣堆存填埋带来的环境问题，还能够显著降低胶凝材料的生产成本以及生产过程中的碳排放量，具有显著的经济效益和环境效益；且本公开提供的胶凝材料具有较优的强度和耐久性，能够广泛应用。

技术领域

本公开涉及工业废渣处理技术领域，尤其涉及一种硫系镁质胶凝材料及其使用方法和应用。

背景技术

在利用皮江还原法提取金属镁过程中会排出大量的固体废渣，为含硫镁渣。目前，绝大部分的炼镁企业采用皮江法炼镁工艺制备金属镁，此工艺每生产1t金属镁，则会产生6-9t的镁渣，据统计，对于目前的炼镁企业，每年产生的镁渣高达600万吨以上。大量镁渣的排放堆积占用了大量的土地资源，并且会影响植被生长，破坏生态环境。因此，寻求镁渣规模化、资源化高效利用的新途径，对环境保护与金属镁业的可持续发展具有重大意义。

目前，有学者研究，镁渣中的碱性物质能够作为脱硫剂使用，对燃煤电厂排出的烟气脱硫，从而降低燃煤电厂脱硫成本，但是，此种做法仍然会产生含硫镁渣等废渣，并且产量大于脱硫前的镁渣，因此，急需寻找资源化利用的新途径。

镁质胶凝材料与建筑领域现有最常用的水泥基胶凝材料相比，在原材料组成、水化反应机理、水化反应产物等方面均完全不同，属两类不同体系的胶结材料。镁质胶凝材料除具有轻质高强、保温性能好等优点外，与水泥基胶凝材料相比，还具有制备工艺简单、碳排放量低等优势。CN101323519A公开了一种镁渣复合硅酸盐水硬性胶凝材料，其通过将41-55份炼镁还原渣、15-33份硅酸盐水泥熟料、1-8份石膏、5-20份粉煤灰、煤渣或粒化高炉矿渣中的一种或多种，混合后磨细制成。该专利申请虽然利用了镁渣，但该胶凝材料仍需要掺入大量的硅酸盐水泥、石膏等材料，镁渣的利用率不高，碳减排效果有限；且该技术方案无法使镁渣进一步用作脱硫剂。

目前，对于含硫镁渣的研究应用较少，因此，想要提供一种含硫镁渣新的应用方向。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种硫系镁质胶凝材料及其使用方法和应用。

第一方面，本公开提供了一种硫系镁质胶凝材料，所述硫系镁质胶凝材料的组成成分包括含硫镁渣、氧化镁和石灰石粉。

本公开所述的硫系镁质胶凝材料指的是，所述胶凝材料的主要组成原料中含有亚硫酸镁(MgSO₃)和/或硫酸镁(MgSO₄)，即以含硫镁渣作为胶凝材料的其中一种主要组成成分。

本公开提供的胶凝材料在进行应用时与水混合，此时，含硫镁渣、氧化镁和石灰石粉之间会经过一系列的物理化学反应后形成以5Mg(OH)₂·Mg(SO₄)·5H₂O(515相)、5Mg(OH)₂·Mg(SO₄)·7H₂O(517相)为主要水化物组成的硬化体，实现胶凝。本公开提供的胶凝材料以含硫镁渣作为原料，不仅能够使得含硫镁渣得以资源化利用，还能够显著降低胶凝材料的生产成本以及生产过程中的碳排放量，具有显著的经济效益和环境效益。

同时，本公开使用的含硫镁渣指的是：将炼镁企业产生的镁渣作为脱硫剂处理燃煤电厂排出的烟气产生的含硫镁渣。本公开使用的含硫镁渣既可以先将镁渣作为脱硫剂使用，降低燃煤电厂的脱硫成本，又可以将燃煤电厂的脱硫工艺得到的含硫镁渣作为原料制备胶凝材料，既可以降低胶凝材料的成本，又可以实现对含硫镁渣的资源化利用。

作为本公开的一种优选技术方案，含硫镁渣和氧化镁的质量比为(1.0-2.0):1，例如1.2:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.8:1等，优选1:(1.5-2.0)。