石油焦脱硫渣加气混凝土的试验研究.pdf

全国中文核心期刊 新 癯 蟓 粉 暑淌焦蕊蕊渣麓笺溺凝警羽试验勰 杜辉 ， 李秋义， 朱申红 青岛理工大学 土木工程学院， 山东 青岛2 6 6 0 3 3 摘要 石油焦脱硫渣作为炼油厂脱硫过程的产品， 实现其清洁利用是一个亟待解决的难题。 研究了将石油焦脱硫渣作为钙质材 料 ， 替代石灰和石膏用于加气 混凝土 的生产。试验 结果表 明， 采用石油焦脱硫渣生产的加气 混凝土制 品满足 G B 1 1 9 6 8 --2 0 0 6 蒸压 加气混凝土砌块 的要求。石油焦脱硫渣作为一种 新型钙质材料 ， 使加气混凝土原材料选择更加广泛， 同时为石油焦脱硫渣的资源 化利用提供 了新 的途径。 关键 词 石油焦脱硫渣； 加气混凝土； 钙质材料 中图分类号 T U 5 2 2 ． 3 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 7 0 2 X 2 0 1 0 0 5 0 0 4 0 0 3 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n a e r a t e d c o n c r e t e wi t h p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r i z a t i o n s l a g DU Hu i ， L I Q i u y i ， Z HU S h e n h o n g S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， Q i n g d a o T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y ， Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 ， S h a n d o n g ， C h i n a Ab s t r ac t Cl e a n u s e o f t h e p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r i z a t i o n s l a g， r e fi n e r y p r o du c t s o f d e s u l f u r i z a t i o n p r o c e s s ，h a s b e c o me a ll u r g e n t p r o b l e m t o s o l v e ．T h i s p a p e r i n v e s t i g a t e s t h e p r o d u c t i o n o f a e r a t e d c o n c r e t e b y t a k i n g t h e p e t r o l e u m c o k e d e s u l p h u riz a t i o n s l a g a s c a l c i u m ma t e r i al， t o s u b s t i t u t e l i me a n d g y p s u m．T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a e r a t e d c o n c r e t e p r o d u c t s p r o d u c e d b y p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r i z a t i o n s l ag C a l l me e t t h e r e q u i r e me n t s o f GB 11 9 6 8 -- 2 0 0 6“Au t o c l a v e d Ae r a t e d Co n c r e t e Bl ock“ ．Pe t r o l e u m c o k e d e s u l f u r i z a t i o n s l a g ，a s a n e w t y p e o f c a l c i u m ma t e r i al，ma k e s t h e r a w ma t e r i a l s e l e c t i o n r a n g e f o r a e r a t e d c o n c r e t e mo re e x t e n s i v e ． Me a n wh i l e ， i t p r o v i d e s a n e w w a y f o r r e s o u r c e u t i l i z a t i o n o f p e tr o l e u m c o k e d e s u l f u ri z a t i o n s l a g ． Ke y wo r d s p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r i z a t i o n s l ag ； a e r a t e d c o n c r e t e ； c a l c i u m ma t e r i al 近年来随着资源综合利用和环保意识的提高以及墙体材 料革新和建筑节能的要求， 加气混凝土凭借质轻、 高强、 保温、 隔热以及利废率高的特性， 越来越广泛的应用于建筑工程中。 石油焦是炼油厂延迟焦化装置的副产品，根据其含硫量的不 同可分为高硫焦 含硫量 3 ％以上 和低硫焦 含硫量3 ％以 下 ，石油焦不适合用作要求较高的化工和冶金工业原料， 这 就大大降低了石油焦的价值。 随着炼油工业的发展， 实现石油 焦的清洁利用， 是一个亟待解决的难题。 有关研究成果表明，石油焦脱硫渣可以用于生产建筑材 料。 利用石油焦脱硫渣和建筑垃圾制备的再生砖， 强度等级可 达M U 2 5 [ I】 ； 另有研究表明， 利用石油焦脱硫渣最高可制备出 M 2 0 ， 并且收缩值较水泥砂浆小的砂浆圄 。由于石油焦脱硫渣 作者简介 2 0 0 9 1 2 0 7 作者简介 杜辉 ， 男， 1 9 8 5年生， 山东聊城人 ， 硕士研 究生。通讯作者 李秋义 ， 地址 青 岛市抚顺路 l 1号， E ma i l l q y y ma 1 6 3 ． c o rn。 4 0 新型建筑材料 2 0 1 0 ． 5 含钙量高， 并且主要以C a O和C a S O 4 的形式存在， 可以为加 气混凝土的水热合成反应提供钙质材料，本文主要研究了用 其替代石灰和石膏制作加气混凝土。 1 实验 1 ． 1 原材料 1 ． 1 ． 1 硅质材料 粉煤灰 青岛四方电厂排放的Ⅱ 级灰， S i O 含量4 9 ． 7 3 ％， 烧失量 1 2 ． 8 3 ％。 天然砂 S i O 含量为7 2 ． 9 5 ％，将其磨细至2 0 0目筛余小 于 1 5 ％。 1 ． 1 ．2 钙质材料 生石灰 市售生石灰， 磨细至2 0 0目 筛余小于1 5 ％， 有效 C a 0含量大于8 0 ％， 消化时间3 4 m i n ， 消化温度9 0 ℃。 石油焦脱硫渣 青岛炼化厂出产， 淡黄色， 细度与砂类似， 加水搅拌时产生大量水化热， 其主要化学成分见表 l ， x射线 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杜 辉 ， 等 石 油 焦 哩 竺 兰 兰 里 竺 塑 1 一 2 0 3 0 4 0 5 0 。 。 2e ／ 。 由 C 的 a S 钲0 4 曼 有较好的胶凝性， 能够自 身水化获得较商明蚀『曼’ 。 田 试验配比 及结墨 L2 计配比 { 楦 砂浆搅拌 N3 0 s ， 储 巽 ra in ,⋯ 一 粉 均 盖 中发气。 待发气结束并具有一定初始强发H ’ 椅同 巩 ’夭 巴 犬 忤 ， 肌 ， HB “ ⋯’ 1 ． 3 混凝制品的干密度及抗麟度作为评价 怡 G B 1 1 9 6 混 8 的要求进行测试， 性能需满足 一2 O 0 6 座 比 凝土砌 的要求。 豇 里 碡 析 石 油辇 是 警 昊 ‘ 凳 蓍 0 表 ．根 菱 验 过 程 中 控 制 水 料 比 在 ．5 5 ～ 0 6 5 ， 1 更 科泶 削稠J曼司馏仞 刚从 一 一 二 1 ■一 ， ‘ 1 n R R 8 ．7 8 TZ1 0 6 0 3 O l U u 1 ] u u ⋯ T Z2 0 6 ， 5 n 2 ⋯ 5 1 0 。 6 5 9 3 9 T Z 0 。23 。0 。 ’ ；的6 0 ．2 6 FZ 6 0 0 2 5 0 ．1 i 6 0。 ．6 3 ．／ -O 1 0 0 1 5 0 l 3 ⋯ 。F Z 2 6 5 ． ． ． ． 嚣茎 妻 aB 篡 灰 一石油焦脱硫渣加气混凝土制品干密及等级刀廿 u 0 ’ ’ 儿 度 最-v-黎, - 系 及 不 嗍 分 含 凝 土 蓑 警 冀 1000 算 成 密 度 为 k m 3 时 的 比 强 发 ，即 阢 坦 反 一 侧 扭 NE W BUI L DI NG MATE R I AL S 41‘ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杜辉， 等 石油焦脱硫渣加气混凝土的试验研究 进行得更充分。 当硅质材料相同时， 脱硫渣作为钙质材料的制 品强度明显高于石灰 石膏作为钙质材料的制品强度。我们 认为，这是由于石油焦脱硫渣不仅可以提供水热合成反应所 需的C a O ，其自 身所进行的水化反应也可以进一步提高加气 混凝土的强度。 3 粉煤灰一 石油焦脱硫渣加气混凝土 生产工艺优化 由于“ 粉煤灰一 石油焦脱硫渣” 体系与“ 天然砂一 石油焦脱 硫渣” 体系加气混凝土的抗压强度相差不大， 从环保、 利废的 角度考虑， 选取粉煤灰作为硅质材料进行生产工艺优化研究。 3 ． 1 水料比对干密度的影响 水料比不仅会影响加气混凝土的强度，对密度也有较大 影响。水料比越小， 强度越高而密度越大， 同时水料比还对料 浆的稠度、 浇注稳定性及发气效果有影响I引 。 试验选用F Z I 组 配比， r n 粉煤灰 m 脱硫渣 m 水泥 6 0 3 0 1 0 ， 水料比分别 选取0 ． 5 5 、 0 ． 5 8 、 0 ． 6 0 、 0 ． 6 2 、 0 ． 6 5 共5 个等级， 试验结果见图3 。 图 3 水料 比对加气混凝土干密度 的影响 从图3 可以看出， 水料比为0 ． 5 5 时， 制品的干密度较大， 料浆流动性较差，坯体顶部出现裂纹；水料比为0 ．5 8 ～ 0 ． 6 2 时， 制品密度随水料比的增加而降低， 料浆流动性较好， 发气 效果好； 水料比为0 ． 6 5时， 制品密度有所上升， 料浆流动性过 大， 发气过程出现轻微冒泡、 塌模现象。 综上所述， 为满足密度 和浇注稳定性的要求，粉煤灰一 石油焦脱硫渣加气混凝土的 水料比 应控制在0 ．6 左右。 3 ． 2 蒸压制度对加气混凝土性能的影响 加气混凝土的蒸压养护制度有别于其它混凝土，其独特 的养护制度也是加气混凝土强度发展的必要条件。在加气混 凝土的生产过程中，选取合适的蒸养制度对制品的强度和耐 久性影响很大 见图4 、 图5 。 从图4 可以看出， 当饱和蒸汽压力为0 ． 8 1 ． 2 M P a 时， 加 气混凝土制品强度随蒸汽压力的升高而增大。但是当饱和蒸 汽压力大于 1 ． 2 M P a 时，加气混凝土制品强度随蒸汽压力的 升高呈下降趋势。 故选用蒸汽压力1 ． 2 M P a 为最佳养护压力。 4 2 新型建筑材料 2 0 1 0 ． 5 图 4 饱和蒸汽压力对加气混凝土 比强度 的影响 蒸压时IN／ h 图 5 蒸压 时间对加气混凝 土比强度的影响 从图5 可以看出， 在 1 ．2 M P a 的蒸汽压力下， 加气混凝土 制品的抗压强度在蒸压8 h时达到最大； 当蒸压时间小于8 h 时， 水化反应不能完全进行， 制品的强度达不到要求； 当蒸压 时间大于8 h时， 制品强度随蒸压时间的增长而下降， 这是由 于蒸压时间过长导致水化产物结构部分遭到破坏。 4 结论 1 石油焦脱硫渣可作为钙质材料用于加气混凝土生产， 生产的加气混凝土性能优于以石灰作为钙质材料的加气混凝 土。 2 天然砂一 石油焦脱硫渣加气混凝土的干密度等级为 B 0 7 ， 抗压强度可达5 ． 5 M P a 以上； 粉煤灰一 石油焦脱硫渣加气 混凝土的干密度等级为B 0 6 ， 抗压强度可达4 ． 5 M P a 以上。 3 石油焦脱硫渣一 粉煤灰蒸压加气混凝土的最佳水料 比为0 ． 6 ， 蒸压制度选用蒸汽压力1 ． 2 M P a ， 恒温时间8 h 。 参考文献 【 1 ] 孙彩霞 ， 李秋义 ， 李涛． 利用高硫 石油焦渣和 建筑垃圾制备 再生 砖【 J 】 ．青 岛理工大学学报， 2 0 0 9 ， 3 0 4 1 5 0 1 5 3 ． [ 2 ] 张旭 ， 李秋义 ， 朱申红． 利用石油 焦脱硫灰渣制 作砂浆的试验研 究【 J J ． 青 岛理工大学学报， 2 0 0 9 ， 3 0 4 1 7 1 1 7 4 ． [ 3 】 夏荣华， 朱敏聪， 朱申红， 等． 利用金矿尾矿生产加气混凝土的试 验研究[ J 】 ． 新型建筑材料 ， 2 0 0 8 1 2 2 2 5 ． A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m