脱硫石膏免煅烧工艺的应用研究_马振义
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域的推广、使用。 脱硫石膏免煅烧生产的耐水粉刷石膏、耐水粘结
石膏、耐水嵌缝石膏、耐水石膏腻子、耐水砌筑砂浆、 耐水抹面砂浆等干混砂浆,克服了半水脱硫石膏等干 混砂浆耐水性差、强度低、可操作时间短等弱点。 软化 系 数 达 到 0.71 ~ 0.75, 提 高 了 3 倍 ; 抗 压 强 度 达 到 11.0 MPa ~ 21.5 MPa,提高了 2~5 倍;抗折强度 3.8 MPa ~ 5.8 MPa,提高了 1 倍 ;粘 结 强 度 0.65 MPa ~ 1.0 MPa; 初凝时间 4 h,延长了 4 倍。 免煅烧技术产品,软化系 数的提高,不用添加了防水外加剂,产品耐久性、耐候 性会更好、更长。
脱硫石膏免煅烧干混砂浆,明显的特点:耐水性 好、强度高、可操作时间长。 由于这些优势的存在,免 煅烧干混砂浆, 可以由室内延伸到室外使用。 成本 150元/t ~ 180 元/t。
投 资 10 万 t 特 种 干 混 砂 浆 生 产 线 , 预 估 投 资 1 298 万元,年纯利润 1 583 万元,投资回收期 0.8 年。 5 脱硫石膏免煅烧制备耐水墙体保温系列产品应用 研究
反应机理为:水化反应生成水化硫铝酸钙,即钙 矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)Ⅰ型凝胶。 钙矾石包 裹着二水脱硫石膏形成密实、紧凑、均匀的骨架结构。 而水化硅酸钙凝胶材料,交叉搭接、充填其中、交互错 生,形成较合理晶体形状水化产物。 使强度、耐水性得 到较大提高。 这时水化产物晶体水硬性材料特点表现 更为突出。
1 免煅烧技术产生背景 随着国家强制火电厂湿法脱硫后,便随之而来的
派生出了脱硫石膏。 它是时代的烙印,是火电厂脱硫 后的工业副产物。 目前,全国年排放脱硫石膏已达到 5 000 万 t,并有递增的趋势,利用率仅达到 56 %。 其中 绝大部分仍使用传统的煅烧工艺而获得半水石膏,应 用于纸面石膏板、粉刷石膏等建材行业,只有少部分 不经煅烧工艺用于水泥缓凝剂。 这种传统的煅烧工 艺,前期投资大,又带来耗能、污染、成本高、产品质量 不稳定、初凝时间不易控制、强度低和耐水性差等弊 端,大大影响了扩大使用范围和对水泥的替代率,因 此 也影响对脱硫石膏的大量消纳。
免煅烧与煅烧是一字之差, 但从投资、 成本、环
保、产品性能上有不少差异。 2.1 投资省
免煅烧技术与煅烧工艺相比,节省千万元的烘干 、 煅烧、粉磨等设备及场地的投资,提升了竞争优势。 2.2 成本低
免 煅 烧 技 术 省 去 了 煅 烧 工 艺 ,节 煤 40 kg/t、 节 电 25 度/t,综合成本(含人工费)节省 90元/t ~ 120 元/t。 加 上煅烧设备折旧费,成本会更低一点。 2.3 环保好
名称 用水量
耐水高强 石膏粉 1:0.6
脱硫石膏粉 1:0.6
初凝/ 抗压强 抗折强 min 度/MPa 度/MPa
5~7 11.6 0.95
6~7 6.9 2.5
软化 系数
0.96
0.25
吸水率 /% 13.7
27.5
表 4 耐水、高强石膏产品性能
名称 用水量
耐水石膏 砌块
底层耐水 粉刷石膏
1:0.69 1:0.20
该技术还可以生产免煅烧蒸压耐水脱硫石膏砌 块,解决半水石膏砌块不耐水、易烂根和强度低、易损 坏、不完整的弱势,使石膏砌块一改怕水、易破损的面 貌,亮相于更高层应用领域。 我们呼吁和期待设备生 产厂研发挤压式砌块机诞生问世。 4 脱硫石膏免煅烧制备耐水干混砂浆系列产品应用 研究
经煅烧制得的半水脱硫石膏, 生产的粉刷石膏、 粘结石膏、嵌缝石膏等干混砂浆,在北方地区得到了 广泛的认可和使用,但其耐水性差、强度低、可操作时 间短,纠结着业内人士的心,也影响了更大范围和领
免煅烧技术省去了煅烧环节, 减少了煅烧污染, 名副其实的低碳经济;大量的消耗脱硫石膏,又减少 大量堆积,造成的水源,大气的污染。 保护了天然资 源,保护了生态。 2.4 质量高
免煅烧技术的产品与煅烧工艺的产品相比,首 先,耐水性好,强度高:可以做干粉砂浆,也可做墙体 材料;可以用于室内,也可用在室外;可以用在干燥地 方,也可用在潮湿部位;可以做一般的粉墙材料,也可 做承重材料。 其次,可操作时间长。 免煅烧技术的干粉 砂浆产品,不加缓凝剂,初凝时间慢,可操作时间长, 工人易于操作和接受,更易推广。
蒸压脱硫石膏砖反应机理, 是各种原材料在水 和 温度条件下,进行水化反应,初期生成钙矾石(AFt) 和 水 化 硅 酸 钙 (C-S-H-I 型 )凝 胶 ,使 水 化 产 物 晶 体强度和耐水性能提高。 随着压力和温度继续升高, 这 时 压 力 在 0.8 MPa ~ 1.5 MPa, 温 度 升 至 180 ℃ ~ 220 ℃,二 水 脱 硫 石 膏 ,转 化 为Ⅱ型 硬 石 膏 ,它 的 特 性 变为难溶、稳定的最终产物。 这时钙矾石与Ⅱ型无水 硬石膏,交叉搭接,交互错生,缠绕在一起,形成密实、 紧凑骨架结构; 而水化硅酸钙 I 型凝胶充斥其中,形 成紧密的整体结构。 再随着时间延长,而水化硅酸钙 I 型 (C-S-H),形 成 强 度 更 高 的 托 勃 莫 来 石 和 少 量 的 水化石榴石晶相,它属于结晶良好的 C-S-H 凝胶,具 有良好的物理、力学性能,强度和耐水性能得到明显 的提高。
耐水无机保温砂浆 1:0.83 8 ~ 15 0.78 ~1.8
0.4
0.69
0.72 ~ 0.94 445 ~ 473 0.084
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2011 年第 8 期
研究探讨
无 机 保 温 砂 浆 是 目 前 国 家 继 EPS、XPS 外 墙 外 保 温系列产品后,深受生产商、客户欢迎的产品。 防火性 能达到 A 级、施工性好、操作简便、整体性好,粘结强 度高、成本低,与建筑物同寿命。 尤其适用于夏热冬 冷、夏热冬暖地区,受到特别地推崇。 脱硫石膏免煅烧 无机保温砂浆的出世,它的防火性能、抗裂性能和成 本,优于水泥基的无机保温砂浆,会很快得到市场的 认可和推广。
笔者已在上海、福建、湖北粉煤灰砖厂中试蒸压 脱 硫 石膏砖,经上海建科院检测 ,其理化指标为 :抗压 强 度 23.5 MPa ~ 25.0 MPa、 吸 水 率 9.2 %、 干 收 缩 值 0.64 mm/m、软 化 系 数 0.91、抗 冻 融 强 度 损 失 11 %、抗 冻融质量损失 0.8 %。
初凝时间慢,可操作时间长,不需要添加缓凝剂, 易推广和操作,省钱又省工。
脱硫石膏免煅烧生产的耐水底层(增强)粉刷石 膏和面层耐水粉刷石膏,经上海建科院检测,理化指 标见表 1。
表 1 理化指标
抗压强度 抗折强 粘结强 软化 名称 用水量 初凝/h
/MPa 度/MPa 度/MPa 系数 面层耐水 粉刷石膏 1∶0.35 4~5∶50 12.4~16.9 3.5~3.8 1.2 0.71~0.74 底层耐水 粉刷石膏 1∶0.20 4∶5~6∶45 11.9~21.5 3.18~5.8 1.1 0.70~0.80
中图分类号:TU528.47 文献标识码:A 文章编号:1001-69ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5(2011)08-0010-03
Research on the production process of unfired desulfurized gypsum products
MA Zhen ̄yi
Abstract: The paper introduces the process of unfired desulfurized gypsum, which can be used in autoclaved desulfurized gypsum brick,render gypsum, insulating inorganic mortar, waterproof aerated autoclaved desulfurized gypsum block, and waterproof inorganic gypsum. Key Words: unfired, autoclaved desulfurized gypsum brick, insulating inorganic waterproof mortar, aerated waterproof autoclaved block
2011 年第 8 期
%%本栏编辑:孙爱玲
研究探讨
脱硫石膏免煅烧工艺的应用研究
马振义 (上海晋马新能源科技有限公司,上海 200444)
摘要:脱硫石膏免煅烧可制耐水高强的墙体材料(蒸压脱硫石膏砖)、耐水高强的特种干粉砂浆(粉刷石 膏)、耐水高强的墙体保温材料(无机保温砂浆)和蒸压脱硫石膏耐水加气砌块以及半水石膏可改性为 无机耐水石膏粉。 关键词:免煅烧;蒸压脱硫石膏砖;耐水无机保温砂浆;蒸压耐水加气砌块
煅烧脱硫石膏生产的保温层粉刷石膏,只适用于 室内。 而脱硫石膏免煅烧耐水无机保温砂浆,可以用 于室内和室外。 上海同济大学已将此技术应用于上海 崇明岛某工地外保温。
脱硫石膏免煅烧耐水无机保温砂浆,经上海建科 院检测,其理化性能指标见表 2。
表 2 理化性能指标
名称
用水量 初凝/h 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 粘结强度/MPa 软化系数 绝干密度/kg/m2 导热系数
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研究探讨
2011 年第 8 期
3 免煅烧技术制备墙体材料系列产品应用研究 蒸压脱硫石膏砖,又名蒸压硅酸盐石膏基砖。 蒸
压磷石膏砖已在贵州省落户, 年产 10 亿 块 蒸 压 磷 石 膏砖生产线,投资 2.9 亿,2009 年投入生产。 而蒸压脱 硫石膏砖报道极少,现处于中试阶段。
脱硫石膏免煅烧技术,还可以生产蒸压脱硫石膏 耐水加气砌块、抗裂砂浆、抹面砂浆等外墙外保温系 列产品。
现在国内推广的 EPS、XPS、无机保温等外墙外 保 温系列产品,从长远讲,发展的最终趋势是自保温。 因 此,目前蒸压砂加气混凝土砌块、蒸压粉煤灰混凝土 加气砌块,作为自保温得到了重视、应用和推广,不少 企业看到了这个前景,纷纷建厂上马。 而我们免煅烧 蒸压脱硫石膏加气砌块会很快介入到这个自保温领 域,展现它的活力和优势。 6 无机耐水高强脱硫石膏粉系列产品应用研究
耐水高强脱硫石膏粉, 是掺和活性无机材料,促 其水化改性, 生成钙矾石和水化硅酸钙水硬性材料, 耐水性和强度得到明显提高。 耐久性、耐候性、抗冻融 也有明显改变和提高。
它可以用来生产耐水石膏砌块、 耐水石膏硅钙 板、耐水石膏 GRG 板,以及各种耐水干混砂浆产品。
表 3 脱硫石膏与耐水、高强石膏性能比较
初凝 14 min 1.5 h
半水脱硫石膏,是气硬性材料,是怕水的,这是它 的最大弱点。 传统的解决办法,是添加有机防水材料, 诸如石蜡、硬脂酸盐、有机硅、聚乙烯醇等,但它只能 形成一层薄膜状,覆盖表面或封闭毛细孔,防止水的 渗入,憎水效果较明显;但它会随着时间的推移,气候 的变化而衰减甚至完全丧失功能。 同时,又使产品的 抗压、抗折强度下降 10 %。
70 %的副产脱硫石膏, 占地堆放污染 着 土 壤 、水 源和大气,占据着土地和企业的购地资金。 一方面脱 硫石膏没有被消化和利用;另一方面人们又在开采着 天然资源,破坏着自然生态,攫取着不会再生的天然 资源。 面对这种窘境,业界期待着新的技术的诞生。
脱硫石膏免煅烧技术,在国家循环经济、低碳技 术,节能减排政策的感召下问世了! 2 免煅烧与煅烧优劣势之我见
年产 1 亿 块 蒸 压 脱 硫 石 膏 砖 , 估 算 投 资 1 764万 元,材料成本 0.135元/块 ~ 0.15 元/块,年纯利润 1 500 万 ~ 1 613 万元,投资回收期 1.09 ~ 1.18 年。
蒸压脱硫石膏砖技术路线是降低孔隙率,提高密 实度,合理的温度、湿度、压力和时间的养护。 采取原 材料合理级配、科学合理的水灰比、科学的工艺匹配、 合理有效的配方设计和合理的预养护时间等工艺措 施,以及大吨位双向排气液压成型压力机和相对匹配 的蒸压釜设备的使用。