一种低成本硫脲渣碳化砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本硫脲渣碳化砖及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：按质量百分数计，将硫脲渣、碳化胶凝材料、复配料和骨料混合，得到混合料；将混合料与水或外加剂溶液混合均匀，得到压砖湿料；将压砖湿料依次进行陈化、压制成型、碳化、晾干，得到低成本硫脲渣碳化砖。本发明专利技术利用硫脲渣为主要原料制备碳化砖，解决硫脲渣固废占地空间大、难以处理的问题，合理利用资源，变废为宝；同时，碳化砖捕捉、封存和利用二氧化碳，减少二氧化碳的排放；此外，相比于其他碳化砖，本发明专利技术制备的碳化砖使用原料多为硫脲渣，在产品性能相当的基础上，显著降低了成本，实现工业生产；同时抗压和抗折强度高，经过碳化养护后可达MU10以上的强度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本硫脲渣碳化砖及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其是涉及一种低成本硫脲渣碳化砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫脲是一种有机含硫化合物，可用于制作药品、染料和树脂，但在硫脲生产时不可避免会产生大量的硫脲渣，这些硫脲渣在堆积后不仅占用了大量空间，影响生产，也是资源的浪费。硫脲渣的主要成分为氢氧化钙、三氧化硫、二氧化硅、三氧化二铁等其他组分，其中氢氧化钙的含量在40％～90％。硫脲渣价格便宜，若能将这些硫脲渣合理利用，变废为宝，将极具环保和经济价值。
[0003]中国专利技术专利CN102701777B提出了一种利用硫脲渣、粉煤灰制作高强度建筑用砖的方法，该方法是将粉煤灰、硫脲渣按照1：(0.2～1)的质量比混合均匀、压制、烘干、高温煅烧，煅烧温度高达900
‑
1300℃；中国专利技术专利CN102303884B涉及一种以硫脲渣和石油焦化加制氢装置解析气为原料生产碳酸钙的方法，具体包括利用石灰氮法生产硫脲后产生的大量含钙硫脲渣、废水，配合石油焦化加制氢装置产生的解析气，但是，在高温活性炭脱除时，也排出了二氧化碳。
[0004]因此，提供一种能耗低、环保且能大量消耗硫脲渣的方法对实现硫脲渣资源化利用具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种低成本硫脲渣碳化砖及其制备方法，解决现有技术中硫脲渣资源化方法能耗高、不环保的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术的第一方面提供一种低成本硫脲渣碳化砖的制备方法，包括以下步骤：
[0007]按质量百分数计，将硫脲渣10％～70％、碳化胶凝材料6％～50％、复配料15％～25％和骨料9％～15％混合，得到混合料；
[0008]将混合料与水或外加剂溶液混合均匀，得到压砖湿料；
[0009]将压砖湿料进行陈化，得到陈化后的压砖湿料；
[0010]将陈化后的压砖湿料压制成型，得到成型坯体；
[0011]将成型胚体碳化后晾干，得到低成本硫脲渣碳化砖。
[0012]本专利技术中，硫脲渣占混合料总质量的10％～70％。例如，可以为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％等，本专利技术对此不作限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。本领域技术人员应当能够理解，若硫脲渣的比例过多将导致碳化砖强度下降，若硫脲渣的比例过少将不利于提高硫脲渣的利用率，本专利技术通过严格控制原料种类和含量能够在降低碳化砖强度的前提下提高硫脲渣的利用率、降低成本。
[0013]优选地，碳化胶凝材料为γ
‑
硅酸二钙、硅酸一钙、钢渣、二硅酸三钙中的至少一
种。
[0014]优选地，硫脲渣与碳化胶凝材料的质量比为1：(0.08～5)，例如可以为1：0.08、1：0.13、1：0.2、1：0.5、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5，本专利技术对此不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。
[0015]优选的，复配料为电石渣、粉煤灰、炉渣、矿渣、磷渣、硅灰、窑灰的一种或多种。粉煤灰、电石渣、磷渣、硅灰和窑灰起到完善级配的作用，减小颗粒间的空隙，排出空隙中的部分水分，使自由水增加，从而使浆体流动性增大，减小对用水量的需求，同时增加拌和物的密实度，同时也能水化，提升部分强度；炉渣和矿渣起到填充效应或微集料效应，可以增加密实度，减少界面泌水，有效堆积使过渡区密实化，改善了“次中心区过渡层”的结构，增加抗渗性能，降低变形性能。在本专利技术的一些优选实施方式中，复配料为电石渣、粉煤灰、炉渣、矿渣的混合物，且电石渣+粉煤灰：炉渣+矿渣的质量比为1.5:1。
[0016]优选的，骨料为石硝。
[0017]优选的，水的用量为混合料总量的10％～25％，更优选为15％。
[0018]优选的，外加剂溶液为碳酸氢钠溶液、柠檬酸溶液、焦磷酸钠溶液、硫酸镁溶液中的一种或多种，外加剂溶液的浓度为5wt％～15wt％，外加剂溶液的用量为混合料总量的10％～25％。在本专利技术的一些具体实施方式中，外加剂溶液为质量分数为5wt％的碳酸氢钠溶液，用量为混合料总量的15％。
[0019]本专利技术通过将湿料进行陈化，能够消解湿料中的游离氧化钙，但陈化时间不宜过长，陈化时间过长将不利于后期通过碳化过程提高强度，造成制品强度显著下降。优选的，压砖湿料的陈化时间为1h～48h，优选为12h～36h，更优选为24h。
[0020]优选的，压制成型的过程中，压强为2MPa～15MPa，保压时间为5s～30s。
[0021]优选的，碳化的过程中，碳化气体中二氧化碳的体积浓度为3％～100％，碳化压力在0～0.6MPa，碳化时间在10h～72h。本专利技术对碳化气体的来源不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，例如可以为热电厂尾气、钢铁厂尾气、水泥厂尾气、制备单氰胺尾气和石化尾气。在本专利技术的一些具体实施方式中，通入碳化气体中二氧化碳浓度60％，二氧化碳压力0.4MPa，碳化时间24h。
[0022]本专利技术对晾干时间不作限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整。在本专利技术的一些具体实施方式中，晾干时间为8h～240h。
[0023]本专利技术的第二方面提供一种低成本硫脲渣碳化砖，该低成本硫脲渣碳化砖通过本专利技术第一方面提供的低成本硫脲渣碳化砖的制备方法得到。
[0024]本专利技术涉及的机理：
[0025]本专利技术中，石硝作为骨料，起到支撑作用，对抗压强度影响较大；碳化胶凝材料和硫脲渣在碳化、水化后起到支撑和粘结作用，对抗压强度和抗折强度都有影响；复配料起到级配、密实、水化作用，增加抗渗性，并提高强度。
[0026]本专利技术中，成型胚体压制后，制品中的水分扩散到粗孔、毛细孔以及凝胶孔之中，并向内部扩散，硫脲渣中氢氧化钙与复配料(如粉煤灰等)中的硅、铝质材料与水在发生水化反应，生产水化硅酸钙或水化铝酸钙，相关反应如下：
[0027]Ca(OH)2+SiO2+(n
‑
1)H2O＝CaO
·
SiO2·
nH2O
[0028]Ca(OH)2+Al2O3+(n
‑
1)H2O＝CaO
·
Al2O3·
nH2O
[0029]通入含二氧化碳工业尾气，制品中的碱性金属阳离子析出，这一步决定了捕集和封存的二氧化碳的重量，二氧化碳扩散到表面，与水反应生产碳酸，并电离成H
+
、CO
32
‑
等离子，并与碱性金属阳离子发生碳化反应，形成碳酸钙，水化硅酸钙作为胶凝材料可将碳酸钙晶核连接凝结在一起，同时，复配料起到级配和填充作用，外加剂可以提高碳化砖的碳化程度，这也是碳化砖强度高的原因。
[0030]Ca(OH)2＝Ca
2+
+2OH
‑
[0031]H2CO3＝H
+
+HCO3‑
[0032]HCO3‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本硫脲渣碳化砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量百分数计，将硫脲渣10％～70％、碳化胶凝材料6％～50％、复配料15％～25％和骨料9％～15％混合，得到混合料；将混合料与水或外加剂溶液混合均匀，得到压砖湿料；将所述压砖湿料进行陈化，得到陈化后的压砖湿料；将所述陈化后的压砖湿料压制成型，得到成型坯体；将所述成型胚体碳化后晾干，得到低成本硫脲渣碳化砖。2.根据权利要求1所述低成本硫脲渣碳化砖的制备方法，其特征在于，所述碳化胶凝材料为γ
‑
硅酸二钙、硅酸一钙、钢渣、二硅酸三钙中的至少一种。3.根据权利要求1所述低成本硫脲渣碳化砖的制备方法，其特征在于，所述硫脲渣与碳化胶凝材料的质量比为1：(0.08～5)。4.根据权利要求1所述低成本硫脲渣碳化砖的制备方法，其特征在于，所述复配料为电石渣、粉煤灰、炉渣、矿渣、磷渣、硅灰、窑灰的一种或多种；所述骨料为石硝。5.根据权利要求1所述低成本硫脲渣碳化砖的制备方法，其特征在于，所述复配料为电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，崔东波，穆广杰，张童鑫，王健，李红丽，陈超，
申请(专利权)人：山东京博环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：