本發明屬于公路工程無機混合材料技術領域，尤其涉及一種無機結合料及其制備方法。
背景技術：
鋼鐵業是國民經濟支柱產業，鋼鐵生產中球團、燒結過程會消耗大量的含硫煤炭燃料和礦石，同時排放出大量的SO2，2011年排放總量為251萬噸，僅次于電力工業，位居全國第二位。
現有煙氣脫硫技術可分為濕法、干法和半干法3種，其中半干法脫硫工藝由于脫硫效率高、工藝流程短、占地面積小、投資小等優點，兼有干法和濕法的一些特點，被廣泛應用于我國鋼鐵、球燒煙氣處理過程中。
半干法脫硫灰成分以亞硫酸鈣為主，其含量可達40％，如果利用不合理，比如煅燒溫度過高等，就可能釋放出二氧化硫，造成二次污染；目前尚無成熟穩定的綜合利用途徑，大多露天堆放或填坑溝。隨著節能減排政策的實施，脫硫灰的綜合利用迫在眉睫。
技術實現要素：
針對現有技術中的上述缺陷，本發明的主要目的在于提供一種無機結合料及其制備方法，所述無機結合料以改性脫硫灰替代現有無機料中的部分白灰和粉煤灰，且本發明能夠保證摻入改性脫硫灰后白灰粉煤灰無機混合料的性能，具有重要的社會意義和經濟意義。
為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種無機結合料，包括如下重量份數的原料：
白灰3～6份，粉煤灰8～15份，集料75～85份，氧化劑改性的脫硫灰漿體4～8份，水3～6份。
作為進一步的優選，所述白灰為建筑標準三級。
作為進一步的優選，所述粉煤灰為建筑標準三級。
作為進一步的優選，所述集料為符合公路工程集料試驗規程JTG E42-2005的集料。
作為進一步的優選，所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
作為進一步的優選，所述氧化劑選自次氯酸鈉、過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硼酸鉀。
一種無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合，得到所述無機結合料。
作為進一步的優選，所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液7～9份和脫硫灰1～3份混合攪拌均勻，得到改性的脫硫灰漿體。
作為進一步的優選，所述氧化劑水溶液的濃度為2～5％。
作為進一步的優選，所述混合攪拌的時間為20-60min。
本發明的有益效果是:
(1)本發明的無機結合料中以改性脫硫灰替代部分白灰和粉煤灰，且能夠保證摻入改性脫硫灰后白灰粉煤灰無機結合料的性能。本發明將脫硫灰通過改性，應用于白灰粉煤灰無機混合料中，將廢棄的脫硫灰再次資源利用，同時也解決了脫硫灰污染環境的問題，具有重要的社會意義和經濟意義。
(2)現有脫硫灰中含有大量亞硫酸鈣，其性質不穩定，在一定條件下會氧化成硫酸鈣，引起體積膨脹，本發明在將其應用于無機結合料中時，將脫硫灰進行改性，使得其中的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣，降低了亞硫酸鈣含量，使其性質穩定，確保了無機結合料的強度和質量。
(3)經實驗證實，本發明添加改性脫硫灰漿體后的白灰粉煤灰無機結合料強度均達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定，實用性強，且制備方法簡單。
具體實施方式
本發明通過提供一種無機結合料及其制備方法，將脫硫灰通過改性，應用于白灰粉煤灰無機混合料中，將廢棄的脫硫灰再次資源利用，同時也解決了脫硫灰污染環境的問題。
為了解決上述問題，本發明實施例的主要思路是：
本發明實施例無機結合料，包括如下重量份數的原料：
白灰3～6份，粉煤灰8～15份，集料75～85份，氧化劑改性的脫硫灰漿體4～8份，水3～6份。
所述白灰中有效含量是氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)的含量。
粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰。
所述白灰和粉煤灰為建筑標準三級時即可達到本發明的效果。
所述集料是用于配制混凝土或砂漿的顆粒狀松散材料，也稱骨料。在混凝土中集料一般占體積的70～80％，主要起骨架作用。
所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
所述氧化劑選自次氯酸鈉、過碳酸鈉、過硼酸鈉和過硼酸鉀。
半干法脫硫灰成分以亞硫酸鈣為主，其含量可達40％，過高的亞硫酸鈣含量使其在用作水泥摻合料時受到限制，只能少量摻加；而次氯酸鈉、過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硼酸鉀在堿性介質下具有很高的氧化性。脫硫灰中含有一定量的CaO，其水溶液呈堿性。因此，可利用次氯酸鈉、過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硼酸鉀作為氧化劑將脫硫灰中的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。
本發明實施例無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合，得到所述無機結合料。
所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液7～9份和脫硫灰1～3份混合攪拌均勻，得到改性的脫硫灰漿體。
所述氧化劑水溶液的濃度為2～5％。
為了讓本發明之上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例，來說明本發明所述之無機結合料及其制備方法。
實施例1
本發明實施例1無機結合料，按重量份數計，其組份包括：白灰3份，粉煤灰10份，集料85份，改性脫硫灰漿體4份，水6份，混合攪拌而成。
所述白灰為建筑標準三級。
所述粉煤灰為建筑標準三級。
所述集料為符合公路工程集料試驗規程JTG E42-2005的集料。
所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
所述氧化劑為次氯酸鈉。
本發明實施例1無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合而成。
所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液7份和脫硫灰1份混合攪拌均勻，得到改性的脫硫灰漿體。
所述氧化劑水溶液的濃度為2％。
無機料無側限抗壓強度測試結果如表1所示：
表1
JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中規定，各級公路用石灰穩定土的7d浸水抗壓強度應符合表2的規定。
表2石灰穩定土的7d浸水抗壓強度
從表1和表2可以看出，本發明實施例1添加改性脫硫灰漿體的白灰粉煤灰無機結合料強度達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定。
實施例2
本發明實施例2無機結合料，按重量份數計，其組份包括：白灰5份，粉煤灰8份，集料85份，改性脫硫灰漿體4份，水6份，混合攪拌而成。
所述白灰為建筑標準三級。
所述粉煤灰為建筑標準三級。
所述集料為符合公路工程集料試驗規程JTG E42-2005的集料。
所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
所述氧化劑為過碳酸鈉。
本發明實施例2無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合而成。
所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液9份和脫硫灰3份混合攪拌均勻，所述攪拌時間為20-60min，得到改性的脫硫灰漿體。
所述氧化劑水溶液的濃度為5％。
無機料無側限抗壓強度測試結果如表3所示。
表3
從表2和表3可以看出，本發明實施例2添加改性脫硫灰漿體的白灰粉煤灰無機結合料強度達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定。
實施例3
本發明實施例3無機結合料，按重量份數計，其組份包括：白灰3份，粉煤灰8份，集料85份，改性脫硫灰漿體6份，水4份，混合攪拌而成。
所述白灰為建筑標準二級。
所述粉煤灰為建筑標準三級。
所述集料為符合公路工程集料試驗規程JTG E42-2005的集料。
所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
所述氧化劑為過硼酸鈉。
本發明實施例3無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合而成。
所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液8份和脫硫灰2份混合攪拌均勻，得到改性的脫硫灰漿體。
所述氧化劑水溶液的濃度為3％。
無機料無側限抗壓強度測試結果如表4所示。
表4
從表2和表4可以看出，本發明實施例3添加改性脫硫灰漿體的白灰粉煤灰無機結合料強度達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定。
實施例4
本發明實施例4無機結合料，按重量份數計，其組份包括：白灰6份，粉煤灰15份，集料75份，改性脫硫灰漿體8份，水3份，混合攪拌而成。
所述白灰為建筑標準二級。
所述粉煤灰為建筑標準二級。
所述集料為符合公路工程集料試驗規程JTG E42-2005的集料。
所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
所述氧化劑為過硼酸鉀。
本發明實施例4無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合而成。
所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液8份和脫硫灰2份混合攪拌均勻，得到改性的脫硫灰漿體。
所述氧化劑水溶液的濃度為4％。
無機料無側限抗壓強度測試結果如表5所示。
表5
從表2和表5可以看出，本發明實施例3添加改性脫硫灰漿體的白灰粉煤灰無機結合料強度達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定。
實施例5
本發明實施例5無機結合料，按重量份數計，其組份包括：白灰4份，粉煤灰12份，集料80份，改性脫硫灰漿體5份，水4份，混合攪拌而成。
所述白灰為建筑標準三級。
所述粉煤灰為建筑標準三級。
所述集料為符合公路工程集料試驗規程JTG E42-2005的集料。
所述脫硫灰是鋼鐵燒結、球團煙氣工藝半干法脫硫產生的副產固體廢棄物。
所述氧化劑為次氯酸鈉和過碳酸鈉。
本發明實施例5無機結合料的制備方法，所述方法包括：將氧化劑改性的脫硫灰漿體、白灰、粉煤灰、集料和水攪拌混合而成。
所述脫硫灰漿體的改性方法包括：按重量份數計，將氧化劑水溶液8份和脫硫灰2份混合攪拌均勻，得到改性的脫硫灰漿體。
所述氧化劑水溶液的濃度為5％。
無機料無側限抗壓強度測試結果如表6所示。
表6
從表2和表6可以看出，本發明實施例3添加改性脫硫灰漿體的白灰粉煤灰無機結合料強度達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定。
上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點：
(1)本發明的無機結合料中以改性脫硫灰替代部分白灰和粉煤灰，且能夠保證摻入改性脫硫灰后白灰粉煤灰無機結合料的性能。本發明將脫硫灰通過改性，應用于白灰粉煤灰無機混合料中，將廢棄的脫硫灰再次資源利用，同時也解決了脫硫灰污染環境的問題，具有重要的社會意義和經濟意義。
(2)現有脫硫灰中含有大量亞硫酸鈣，其性質不穩定，在一定條件下會氧化成硫酸鈣，引起體積膨脹，本發明在將其應用于無機結合料中時，將脫硫灰進行改性，使得其中的亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣，降低了亞硫酸鈣含量，使其性質穩定，確保了無機結合料的強度和質量。
(3)經實際使用證實，本發明添加改性脫硫灰漿體后的白灰粉煤灰無機結合料強度均達到JTJ034-2000公路路面基層施工技術規范中所有道路基層和底基層的規定，實用性強，且制備方法簡單。
盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。