[发明专利]一种固硫渣水泥早强剂的制造方法

说明书

本发明属于水泥外加剂制造工艺技术领域。

目前我国由于燃煤的SO₂年排放量达974万吨，是我国许多地区酸雨频发的主要来源。根据全国环境保护科学技术长期规化，到2050年，我国能源结构中仍以煤为主，占70%，而含硫煤达40%以上。因此，治理燃煤中SO₂的排放是环保的重要课题。

煤碳脱硫的方法很多，主要有两大类：一类是燃煤前脱硫，如分采分运、水洗等;另一类是燃烧后脱硫，如排烟脱硫等，美日等国家多采用这种方法。由于上述两种方法都需要增加专门设备，一次投资大。一般工业用层燃炉和煤粉炉的燃烧温度均在1100℃以上，在此温度下，煤中的硫酸盐和硫化物均将变为SO₂逸入大气，污染环境。清华大学热能系改进和推广的循环床沸腾炉燃烧温度为800～950℃;还研制一种新型的脱硫剂，在煤中加入这种脱硫剂，则在燃烧过程中形成不分解的无水硫酸钙，可将煤中的80%以上的SO₃固定在渣中，从而防止或大大减少SO₂对大气的污染。但是由于加入脱硫剂，煤碳燃烧后排渣量增加25%以上，即使低灰分的优质煤，至少排渣量在30%左右。这些含有大量SO₃的固硫渣如不及时处理，势必又造成环境的二次污染。

清华大学土木工程系研制一种固硫渣水泥，它是由含大量SO的固硫渣与硅酸盐水泥熟料，按比例混合、粉磨、制成标养28天强度达熟料强度的62～110%的合格固硫渣水泥。有效地治理燃煤脱硫对环境造成的二次污染，变废为宝，有着显著的经济效益和显著的环保效益。然而固硫渣与硅酸盐水泥熟料所配制的固硫渣水泥，早期强度偏低，这一缺点将延长构件的生产周期，影响施工速度和使用范围。

本发明的目的，旨在提出一种提高固硫渣水泥早期强度的专用早强剂，克服现有的固硫渣水泥的不足之处，使其既有环保效益又有经济效益的固硫渣水泥得到更广泛的应用。

本发明的主要技术特点是在于充分发挥固硫渣中Ⅱ-CaSO₄的潜力，根据Ⅱ-CaSO₄（以SO₃计）含量及其它成份含量多少，分别在固硫渣水泥中按比例掺入亚硝酸钠、三乙醇胺、硫酸钠或生石灰等激发剂，以促使其早期形成大量强度高的钙矾石，进而提高固硫渣水泥的早期强度。固硫渣中SO₃存在的不同形态对水泥的调凝和强度起着不同的作用。由于固硫渣中的SO₃主要是以难溶的Ⅱ-CaSO₄形式存在，其溶解速率远低于二水石膏。加入激发剂以后可以提高其溶解速率，以促使其早期形成较多的钙矾石。因为固硫渣水泥中碱度偏低，形成钙矾石的铝酸三钙含量也较低，故即使SO₃总量超过3.5%（可达4.6%），仍能保证水泥良好的安定性和正常的凝结时间。

本发明的优点：早强剂制作简单，原材料成本低廉易得，使用方便宜行，其早强效果显著，有效地解决固硫渣水泥的致命缺陷，促使既有环保效益又有经济效益的固硫渣水泥得以广泛应用。

下面将进一步描述本发明所提出的任务。

本发明的早强剂分四种型号，以适用于固硫渣水泥Ⅱ-CaSO₄以SO₃计含量的不同。当固硫渣水泥Ⅱ-CaSO₄以SO₃计含量为9～12%时，可掺以0.2～2%的亚硝酸钠与0.01～0.1%的三乙醇胺复合而得Ⅰ型早强剂。它可使水泥标养3天强度达到未掺者的122～161%，7天强度达到114～153%，28天达到100～113%。

当固硫渣水泥Ⅱ-CaSO₄以SO₃计含量为6～9%时，可掺入0.5～2%的硫酸钠或掺以0.5～2%的硫酸钠与Ⅰ型早强剂复合制成Ⅱ型早强剂，它可使水泥标养3天强度达到未掺者的132～142%，7天为110%，28天达到103～104%。

当固硫渣水泥中Ⅱ-CaSO₄以SO₃计为3～6%时，除为了保证凝结时间正常必须加入0.5～2%的二水石膏外，再掺入1～3%的硫酸钠或1～3%的硫酸钠或1～3%的硫酸钠与Ⅰ型早强剂复合制成Ⅲ型早强剂，它可使水泥标养3天强度达到未掺者的132～152%，7天达到114～130%，28天达到98～104%。