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,有着显著地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%。
当固硫渣中CaO与硅酸盐水泥熟料中fCaO之和少于5%,则可掺入5%以下的生石灰分别与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号固硫渣水泥早强剂复合制成Ⅳ号固硫渣水泥早强剂,它可使水泥三天标养强度达到未掺者的144~138%,7天达到111~117%,28天达到98~108%。
实施例:
1.原材料
①固硫渣中Ⅱ-CaSO4含量(以SO3计)及fCaO含量见表1。
样号g1g2g3SO3(%)11.456.694.21fCaO(%)2.360.972.40
②Na2SO4工业纯
③Na2NO2工业纯
④三乙醇胺 化学纯
⑤生石灰 有效50%有效CaO<80%
⑥硅酸盐水泥熟料,宜昌市水泥厂生产。Y1Y2为425″。
2.固硫渣水泥配比及相应早强剂见表2。
*:O者为未掺早强剂者;Z者为掺早强剂者。
**:该g试样是经过处理的固硫渣。
3.固流渣水泥早强剂的强度效应见表3。