權(quán)利要求書： 1.一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，按質(zhì)量份計包括下述組份：硫酸鈣鎂復(fù)鹽50 250份；活性氧化鎂40 200份；礦物粉末50 250份；所述硫酸鈣鎂復(fù)鹽~ ~ ~

選自硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽、硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽中的一種或兩種的復(fù)配；

所述硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽的組成為xCaSO4?yMgSO4?zH2O，式中，1≤(x/y)≤3，1≤z≤3；所述硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽采用下述方法制得：將工業(yè)副產(chǎn)石膏原渣與硫酸鎂混合后加熱至120 360℃脫水，使原渣中的二水硫酸鈣~

與硫酸鎂物理結(jié)合生成石膏基鈣鎂復(fù)鹽；經(jīng)粉磨、過篩，制得物理復(fù)鹽固體粉末；或?qū)自剖奂尤氲劫|(zhì)量濃度為20% 70%的工業(yè)廢硫酸溶液中，反應(yīng)到混合物的pH值為4~

6時，終止反應(yīng)；將混合物蒸發(fā)自由水后在120 360℃脫水，生成廢酸鈣鎂復(fù)鹽；經(jīng)粉磨、過~ ~

篩，制得物理復(fù)鹽固體粉末；或采用白云石、輕燒白云石或煅燒白云石脫除工業(yè)窯爐煙氣中的SO2氣體，得到的硫酸鈣和硫酸鎂的混合漿液，將該混合漿液在120 360℃脫水，生成脫硫鈣鎂復(fù)鹽；經(jīng)粉磨、過篩，~

制得物理復(fù)鹽固體粉末；

所述硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽的組成為Mg2Ca(SO4)3；所述硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽直接選用煤泥摻燒白云石脫硫工藝的增壓流化床燃燒爐排出的灰渣或?qū)⒘蛩徕}鎂物理復(fù)鹽在725℃ 950℃~

下煅燒制得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，其特征在于：所述礦物粉末選自粉煤灰、石灰石粉、白云石粉、建筑石膏中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，其特征在于：制得的物理復(fù)鹽固體粉末平均顆粒粒徑為0.1 50μm。

~

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，其特征在于：所述工業(yè)副產(chǎn)石膏原渣是指未經(jīng)任何純化或去酸化處理的磷石膏、鈦石膏、檸檬酸石膏、氟石膏、芒硝石膏、鈣法脫硫石膏中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，其特征在于：所述的活性氧化鎂平均顆粒粒徑為0.1 50μm。

~

6.采用如權(quán)利要求1?5任意一項所述的一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料制備粉體的方法，包括下述步驟：按設(shè)計的復(fù)鹽膠結(jié)料組分配方配取各組分粉末，采用干粉混合機以60 100轉(zhuǎn)/~

分的轉(zhuǎn)速混合4 8分鐘，使各組分粉末混合均勻，得到復(fù)鹽膠結(jié)料粉體；

~

復(fù)鹽膠結(jié)料組分中，硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽和化學(xué)復(fù)鹽單獨添加或混合添加；活性氧化鎂選自輕燒氧化鎂粉、輕燒白云石粉或工業(yè)活性氧化鎂中的任一種或二種及以上粉體混合物。

7.制備一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿體的方法，包括下述步驟：按設(shè)計的復(fù)鹽膠結(jié)料組分配方配取各組分粉末；將清水計量并泵入攪拌機中；將權(quán)利要求6制備的復(fù)鹽膠結(jié)料粉末加入到攪拌機中，以100 120轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌均勻，得到硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿體。

~

8.一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料的應(yīng)用，是將權(quán)利要求7制備的硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿體與礦物粉末、纖維混合攪拌均勻后成型制成坯體，常溫或100℃以下的環(huán)境中凝結(jié)硬化，制得用于建筑、建材和其他工業(yè)領(lǐng)域的制品；所述礦物粉末選自石灰石粉、白云石粉、滑石粉中的至少一種；纖維選自玻璃纖維、PA纖維、PP纖維中的至少一種；所述成型是采用澆注、擠出、壓延的方式通過設(shè)計的模具成型。

說明書： 一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用，屬于無機膠凝材料和建筑材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)[0002] 在無機膠凝材料領(lǐng)域，一般分為水硬性和氣硬性膠凝材料兩類。商業(yè)化的硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥等水泥屬于水硬性膠凝材料；各種建筑石膏屬于氣硬性

膠凝材料。它們的本質(zhì)區(qū)別是：水硬性膠凝材料的主要水化物在水中是高度穩(wěn)定的，因此，

這類水泥和水拌制的漿體可以在水中發(fā)展并保持其微結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性能；而氣硬性膠凝

材料的主要水化物的水穩(wěn)定性差，是可溶的，因此，這類膠凝材料和水拌制的漿體只能在干

燥的空氣中發(fā)展并保持其微結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性能。各種水泥具有很好的凝結(jié)硬化、強度和

耐久等工程性能，被廣泛用于各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但是，水泥的制造過程消耗大量能量，同

時還排出大量CO2氣體，污染大氣環(huán)境。例如，全球產(chǎn)量最大的硅酸鹽水泥，其生產(chǎn)能耗占全

球總能耗的3％，CO2氣體排放量占全球總量的5％(生產(chǎn)1噸水泥約排放0.87噸CO2氣體)。因

此，為了保護地球的生態(tài)環(huán)境，世界各國均在探求低碳和低能耗水泥(cement)或膠結(jié)料

(binder)及其制造新技術(shù)。例如，中國專利CN201610841814.7公開了一種利用磷石膏代替

石灰石燒制硫鋁酸鹽水泥熟料、減少CO2氣體排放的技術(shù)方案，

[0003] 建筑石膏的生產(chǎn)能耗低，且?guī)缀醪划a(chǎn)生任何有害氣體，因為建筑石膏的主要膠凝物質(zhì)是由二水硫酸鈣在120～180℃下受熱脫水后、生成的β型半水硫酸鈣。另一方面，除了

天然石膏可作為二水硫酸鈣的來源外，煙氣脫硫石膏和磷石膏、鈦石膏、芒硝石膏、氟石膏、

檸檬酸石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏也是以二水硫酸鈣為其主要成分。我國約年產(chǎn)1.7億噸工業(yè)副

產(chǎn)石膏，將它們經(jīng)過適當處理后可以用于制造建筑石膏，因此，建筑石膏是一種低碳、低能

耗的膠結(jié)料。但不幸的是建筑石膏是一種氣硬性膠結(jié)料，硬化石膏漿體的強度較低，且因凝

結(jié)反應(yīng)生成的二水硫酸鈣晶體水溶解度較大，在水中或潮濕環(huán)境中不能保持其幾何形狀和

物理力學(xué)性能。因而，建筑石膏在土木和建筑工程中的應(yīng)用非常有限。這導(dǎo)致了工業(yè)副產(chǎn)石

膏的綜合利用率不足30％，亦即，每年約有1.2億噸的工業(yè)副產(chǎn)石膏被堆放儲存，這不但造

成資源浪費，同時，工業(yè)副產(chǎn)石膏中含有一些可溶性酸性物質(zhì)，堆放存儲中這些酸性物質(zhì)會

污染水土環(huán)境。所以，如何提高以硫酸鈣為主要物相的膠凝材料的力學(xué)性能和耐水性是無

機膠凝材料領(lǐng)域的科技難題；工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合治理和利用是生態(tài)環(huán)境保護、資源利用

領(lǐng)域的科技難題，為此，各國均在尋求利用硫酸鈣或工業(yè)副產(chǎn)石膏基新型膠結(jié)料的原理和

技術(shù)。我國1975年發(fā)明的硫鋁酸鈣水泥是利用硫酸鈣生產(chǎn)高強、耐水的水硬性水泥的實例，

例如，中國專利CN97116488.6公開了一種利用磷石膏代替天然石膏生產(chǎn)快硬低堿度硫鋁酸

鈣水泥的方案，磷石膏占水泥質(zhì)量的30～40％。但硫鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)需要較高品位的鋁

礬土作為關(guān)鍵原料，而鋁礬土不但是氧化鋁和電解鋁工業(yè)的重要原料，而且儲存量不豐富，

分布區(qū)域較少，因此，這一技術(shù)發(fā)明的推廣應(yīng)用也受到較大限制。中國專利

CN201610034309.1公開了一種利用低品位鋁礬土制備低碳水泥熟料的技術(shù)方案，但硫酸鈣

占水泥質(zhì)量的比例不足15％。因此，如何利用硫酸鈣作為主要原料生產(chǎn)低碳、低能耗膠結(jié)料

仍是一個難題。

[0004] 在大氣環(huán)境保護領(lǐng)域，有研究表明，燃煤電廠和鋼鐵冶煉廠窯爐煙氣中的SO2、NOx以及可吸入顆粒物等是形成霧·霾天氣的元兇，如果將煙氣中的有害氣體固化并加以有效

利用，既可獲得巨大資源，又可保護大氣環(huán)境。以煙氣中的SO2氣體為例，我國每年消耗原煤

約40億噸，粗鋼產(chǎn)量約8.08億噸，這兩個工業(yè)領(lǐng)域每年產(chǎn)生約億噸SO2氣體。如果通過煙氣

脫硫工藝，將這些煙氣中的SO2氣體轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，可產(chǎn)生數(shù)億噸以硫酸鹽為主要成分的固

體物或懸浮漿體。

[0005] 煙氣脫硫是指從工業(yè)窯爐煙道氣或其他工業(yè)廢氣中除去硫氧化物(SO2和SO3)的工藝過程，按脫硫劑的種類，現(xiàn)有五種煙氣脫硫工藝方法：以石灰石(CaCO3)、Ca(OH)2或CaO等

為脫硫劑的鈣法，以菱鎂石(MgCO3)、輕燒氧化鎂(MgO)或Mg(OH)2等為脫硫劑的鎂法，以碳酸

鈉(Na2CO3)、氫氧化鈉(NaOH)等為脫硫劑的鈉法，以氨氣(NH3)和氫氧化銨(NH4OH)為等脫硫

劑的氨法以及用有機堿為脫硫劑的有機堿法。按脫硫過程中吸收劑及脫硫產(chǎn)物的狀態(tài)又可

分為濕式、干式和半干或半濕式。上述五種煙氣脫硫方法中，基于技術(shù)成熟度、成本和脫硫

效率考慮，被世界各國廣泛采用的是濕式鈣法和濕式鎂法兩種脫硫方法。我國90％以上的

燃煤電廠和鋼鐵廠、美國87％的燃煤電廠均采用濕式鈣法工藝。該工藝使用石灰石

(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑，在反應(yīng)塔中對煙氣進行洗滌，使煙

氣中的SO2和SO3氣體轉(zhuǎn)變?yōu)槊摿蚴?二水硫酸鈣)除去。但鈣法脫硫存在脫硫石膏易結(jié)垢

堵塞，使脫硫機組難以長時間穩(wěn)定運行，例如，據(jù)報道我國燃煤電廠脫硫裝置的堵塞停車故

障率高達48.8％。日本、中國臺灣等脫硫處理較早的國家和地區(qū)，95％以上燃煤電廠采用濕

式鎂法工藝脫硫，中國大陸已有十幾個大型燃煤發(fā)電機組和鋼鐵企業(yè)采用濕式鎂法工藝。

該工藝使用輕燒氧化鎂漿液作洗滌劑，在反應(yīng)塔中對煙氣進行洗滌，使煙氣中的SO2和SO3氣

體轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徭V溶液除去。與鈣法脫硫工藝相比，鎂法脫硫效率高達95～98％以上，而鈣法

脫硫效率約為90％；硫酸鎂溶于水易于排出，脫硫設(shè)備投資低20％以上，運行費用低且長期

可靠。但是鎂法脫硫工藝也存在兩大不足，其一是輕燒氧化鎂MgO單價較高，其生產(chǎn)原料菱

鎂礦石受國家礦產(chǎn)資源保護政策的限制；其二是脫硫塔排出的硫酸鎂水溶液需經(jīng)過預(yù)處

理、蒸發(fā)、結(jié)晶和干燥裝置，提純制得工業(yè)用七水硫酸鎂(中國專利CN201720755781.4)，成

本高而應(yīng)用范圍有限。因此，鎂法脫硫產(chǎn)物實際利用率很低，大部分被排放，造成資源浪費

和水土環(huán)境污染。由此可知，基于脫硫效率和設(shè)備長期運轉(zhuǎn)率考慮，應(yīng)推廣使用濕式鎂法工

藝脫硫，但解決氧化鎂資源和脫硫產(chǎn)生的硫酸鎂利用問題是必需解決的兩個難題。

[0006] 本發(fā)明提出采用白云石代替菱鎂礦石，解決氧化鎂資源難題。白云石是碳酸鈣與碳酸鎂的復(fù)鹽[CaMg(CO3)2]，理論上，白云石含30.41％CaO，21.83％MgO和47.73％燒失量

(CO2)。溫度較低(650℃～750℃)時，白云石半分解，生成活性氧化鎂MgO和碳酸鈣(CaCO3)，

溫度較高(850℃～950℃)時，白云石全分解，生成活性氧化鎂MgO和生石灰(CaO)。因此，將

濕式鈣法和鎂法脫硫工藝結(jié)合起來，采用白云石粉或輕燒白云石粉的漿液作洗滌劑，在反

應(yīng)塔中對煙氣進行洗滌，使煙氣中的SO2和SO3氣體與MgO、CaO、CaCO3和MgCO3反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎?br />
水硫酸鈣和高濃度硫酸鎂或亞硫酸鎂溶液構(gòu)成的混合漿液排出，減輕或消除了鈣法脫硫中

硫酸鈣的沉積、堵塞，造成設(shè)備運行不穩(wěn)定現(xiàn)象，并實現(xiàn)從煙氣中脫除氧化硫氣體，并產(chǎn)生

硫酸鎂和硫酸鈣復(fù)鹽。實際上，中國專利CN200910019038.2就公開了一種煤泥摻燒白云石

脫硫工藝的技術(shù)方案，解決了循環(huán)流化床脫硫成本高、脫硫效率不穩(wěn)定等問題。這種脫硫工

藝排出的煤渣中含有硫酸鈣鎂復(fù)鹽，應(yīng)該加以高效利用。

[0007] 在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，在一些工業(yè)過程中廣泛使用硫酸，因此，廢硫酸排放總量巨大，據(jù)估算每年排放不同濃度的廢硫酸量巨大(以100％H2SO4計，約為1500萬噸)。雖然已有一些

回收利用廢硫酸的技術(shù)方案和設(shè)備，但工業(yè)廢硫酸具有雜質(zhì)成分復(fù)雜、處理成本高、總量巨

大而行業(yè)分散的特點，給資源化和無害化處理帶了很大的困難。對于一些沒有回收價值的

工業(yè)廢硫酸，如果采用白云石中和法處理，使廢硫酸中的H2SO4和白云石反應(yīng)，生成硫酸鈣和

硫酸鎂復(fù)鹽，實現(xiàn)廢硫酸中硫的資源化回收。

[0008] 本發(fā)明提出的另一技術(shù)方案是采用白云石脫硫工藝和白云石處理廢硫酸中產(chǎn)生的硫酸鎂和硫酸鈣的復(fù)鹽為主要原料，發(fā)明一種高強耐水的新型復(fù)鹽膠結(jié)料，解決含硫的

工業(yè)廢氣、廢渣和廢水的資源化利用和生態(tài)環(huán)境保護的難題。

發(fā)明內(nèi)容[0009] 為將工業(yè)副產(chǎn)石膏、白云石脫硫渣和廢硫酸高效資源化用于制造低碳、低能耗無機膠結(jié)料，本發(fā)明的目的是提供一種硫酸鈣鎂膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用；本發(fā)明以工業(yè)

副產(chǎn)石膏、鎂法脫硫產(chǎn)生的鎂鹽、白云石脫硫和中和廢硫酸產(chǎn)生的固體物為重要原料，制得

一種具有優(yōu)良使用性能的復(fù)鹽膠結(jié)料，并為一些工業(yè)副產(chǎn)物的經(jīng)濟高效資源化利用開創(chuàng)了

一種新途徑。

[0010] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，按質(zhì)量份計包括下述組份：[0011] 硫酸鈣鎂復(fù)鹽50～250份；活性氧化鎂40～200份；礦物粉末50～300份。[0012] 優(yōu)選組分為：[0013] 硫酸鈣鎂復(fù)鹽50～180份；活性氧化鎂50～180份；礦物粉末60～250份。[0014] 更優(yōu)選組分為：[0015] 硫酸鈣鎂復(fù)鹽60～150份；活性氧化鎂50～150份；礦物粉末80～200份。[0016] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述硫酸鈣鎂復(fù)鹽選自硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽、硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽中的一種或兩種的復(fù)配，兩種復(fù)配時，按任意質(zhì)量比混合。

[0017] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述礦物粉末選自粉煤灰、石灰石粉、白云石粉、建筑石膏中的至少一種。

[0018] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽的組成為xCaSO4·yMgSO4·zH2O，式中，1≤(x/y)≤3，1≤z≤3。

[0019] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽采用下述方法制得：[0020] 將工業(yè)副產(chǎn)石膏原渣與硫酸鎂混合后加熱至120～360℃脫水，使原渣中的二水硫酸鈣與硫酸鎂物理結(jié)合生成硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽xCaSO4·yMgSO4·zH2O；經(jīng)粉磨、過篩，制得

平均顆粒粒徑為0.1～50μm的物理復(fù)鹽固體粉末；或

[0021] 將白云石[CaMg(CO3)2]粉加入到質(zhì)量濃度為30％～70％的工業(yè)廢硫酸溶液中，反應(yīng)到混合物的pH值為4～6時，終止反應(yīng)；將混合物蒸發(fā)自由水后在120～360℃脫水，生成硫

酸鈣鎂物理復(fù)鹽xCaSO4·yMgSO4·zH2O；經(jīng)粉磨、過篩，制得平均顆粒粒徑為0.1～50μm的物

理復(fù)鹽固體粉末；或

[0022] 采用白云石、輕燒白云石或煅燒白云石脫除工業(yè)窯爐煙氣中的SO2氣體，得到的硫酸鈣和硫酸鎂的混合漿液，將該混合漿液在120～360℃脫水，生成硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽

xCaSO4·yMgSO4·zH2O；經(jīng)粉磨、過篩，制得平均顆粒粒徑為0.1～50μm的物理復(fù)鹽固體粉

末。

[0023] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所工業(yè)副產(chǎn)石膏原渣是指未經(jīng)任何純化或去酸化處理的磷石膏、鈦石膏、檸檬酸石膏、氟石膏、芒硝石膏、鈣法脫硫石膏中的至少一種。

[0024] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽的組成為Mg2Ca(SO4)3。[0025] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽直接選用煤泥摻燒白云石脫硫工藝的增壓流化床燃燒爐排出的灰渣或?qū)⒘蛩徕}鎂物理復(fù)鹽在725℃～950℃下煅

燒制得。

[0026] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述的活性氧化鎂平均顆粒粒徑為0.1～50μm。[0027] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，所述的活性氧化鎂選自以菱鎂礦(MgCO3)為原料，經(jīng)煅燒、粉磨制得的輕燒氧化鎂粉，其成分組成包括50％以上的活性MgO和1.5％以下的

游離CaO，灼燒失量小于12％，平均顆粒粒徑為0.1～50μm。

[0028] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料，其特征在于，所述的活性氧化鎂選自以白云石礦(CaCO3·MgCO3)為原料，經(jīng)煅燒、粉磨制得的輕燒白云石粉，其成分組成包括20％以上的

活性MgO，2.5％以下的游離CaO，灼燒失量約40％以上，平均顆粒粒徑0.1～50μm。

[0029] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料粉體的制備方法，包括下述步驟：按設(shè)計的復(fù)鹽膠結(jié)料組分配方配取各組分粉末，采用干粉混合機以60～100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速混合4～8分鐘，

使各組分粉末混合均勻，得到復(fù)鹽膠結(jié)料粉體。

[0030] 復(fù)鹽膠結(jié)料組分中，硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽和化學(xué)復(fù)鹽單獨添加或混合添加；活性氧化鎂選自輕燒氧化鎂粉、輕燒白云石粉或工業(yè)活性氧化鎂中的任一種或二種及以上粉體混

合物。

[0031] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿體的制備方法，包括下述步驟：按設(shè)計的復(fù)鹽膠結(jié)料組分配方配取各組分粉末；將清水計量并泵入攪拌機中；將配取的復(fù)鹽膠結(jié)料各組

分粉末加入到攪拌機中，以100～120轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌均勻，得到硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿

體。

[0032] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料的應(yīng)用，是將硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿體與礦物粉末、纖維混合攪拌均勻后成型制成坯體，常溫或100℃以下的環(huán)境中凝結(jié)硬化，制得用于建

筑、建材和其他工業(yè)領(lǐng)域的制品；所述礦物粉末選自石灰石粉、白云石粉、滑石粉中的至少

一種；纖維選自玻璃纖維、PA纖維、PP纖維中的至少一種；所述成型是采用澆注、擠出、壓延

的方式通過設(shè)計的模具成型。

[0033] 本發(fā)明原理及優(yōu)點：[0034] 建筑石膏與水拌合形成的漿體是Ca2+?SO2??H2O三元體系，硬化石膏漿體中的物相是二水硫酸鈣CaSO4·2H2O，它在常溫水中的溶解度較大，約為2.05g/L。因此，硬化石膏不能

在水中發(fā)展并保持其外觀和物理力學(xué)性能。另一方面，硬化石膏漿體微結(jié)構(gòu)是孔隙率很大

的二水硫酸鈣晶體連生、交互構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，且晶體相互間作用力較小，因此，其強度很低。

[0035] 本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料由硫酸鈣鎂復(fù)鹽和活性氧化鎂組成，將其與水拌2+ 2+ 2? ?

和形成的漿體是Ca ?Mg ?SO ?OH?H2O五元體系。由于活性氧化鎂的溶解，五元體系的pH值

2+ 2+ 2? ?

升高，引發(fā)兩種堿土金屬陽離子Ca 、Mg 和SO 、OH陰離子間通過溶膠?凝膠?結(jié)晶等復(fù)雜

的物理化學(xué)過程，生成組成有待細致考證的新型硫酸復(fù)鹽水化物晶體。試驗研究表明，由于

新型硫酸復(fù)鹽水化物晶體的相互連生和交織，漿體內(nèi)逐步建立致密的微結(jié)構(gòu)(見圖1)而凝

結(jié)硬化并發(fā)展很高的強度；另一方面，這些水化物晶體及其構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)能穩(wěn)定存在于水

中(見圖2)。因此，硬化硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料具有在空氣中凝結(jié)硬化并發(fā)展其強度，在水中

可長期保持外觀和物理力學(xué)性能的特征。所以，本發(fā)明一種硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料既不同于

能在水中發(fā)展強度的水硬性膠凝材料——水泥，又優(yōu)于強度較低且在水中損失其強度的氣

硬性膠凝材料——建筑石膏，其抗壓和抗折強度是建筑石膏的幾倍甚至十幾倍，是一種氣

硬耐水的新型膠凝材料。這就是本發(fā)明科學(xué)、先進、新穎的技術(shù)原理。

[0036] 本發(fā)明不但為土木和建筑工程建設(shè)提供了一種物理力學(xué)性能優(yōu)異、低碳、低能耗的新型膠結(jié)料，而且可高效資源化利用工業(yè)副產(chǎn)石膏、工業(yè)廢硫酸和煙氣脫硫產(chǎn)物，取得了

節(jié)能減排，廢料治理和高效利用，生態(tài)環(huán)境保護的多重社會經(jīng)濟效益。

附圖說明：

[0037] 附圖1是本發(fā)明實施例5制備的漿體試件硬化后的掃描電子顯微鏡照片。[0038] 附圖2是本發(fā)明實施例6和實施例12制備的試樣養(yǎng)護后的x?射線衍射圖譜。。[0039] 從附圖1可以看到，長徑比較大的纖維狀晶體構(gòu)成了硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料硬化漿體的微結(jié)構(gòu)。

[0040] 附圖2中，曲線1是實施例6制備的試樣在空氣中養(yǎng)護28天后的x?射線衍射圖譜；曲線2是實施例12制備的試樣浸水28天后的x?射線衍射圖譜；曲線1、曲線2二者的組成配比相

同，兩條曲線顯示它們具有相同的晶體相組成，表明，浸水28天后，水化物晶體沒有發(fā)生變

化。

具體實施方式[0041] 以下通過具體實施例介紹本發(fā)明的實現(xiàn)和硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料的優(yōu)異性能，但不應(yīng)據(jù)此對本發(fā)明的實施范圍構(gòu)成任何限定。

[0042] 對比例1[0043] 從某燃煤電廠鈣法脫硫塔排出的脫硫石膏儲存池中隨機采取含自由水的脫硫石膏原渣，其主要礦物為二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，并含有少量其他氧化物。將該原渣在120

～180℃的敞開式環(huán)境中受熱脫水，結(jié)束后通過0.075mm的方孔篩，制得脫硫建筑石膏粉，其

主要成分是β型半水硫酸鈣(β?CaSO4·0.5H2O)。

[0044] 將100份脫硫建筑石膏和65份水拌合成均勻漿體，注入立方體和棱柱體鋼制試模中，在25℃±2℃的環(huán)境中養(yǎng)護1天后脫模，試件在25℃±2℃、相對濕度65％的空氣中養(yǎng)護，

分別測試養(yǎng)護3天(d)、7天、15天和28天的強度，結(jié)果見表5。

[0045] 表1脫硫建筑石膏的化學(xué)組成[0046] 化學(xué)成分 β?CaSO4·0.5H2O MgO SiO2 Al2O3 其它含量/％ 91.56 1.53 3.46 1.35 2.10

[0047] 實施例1～實施例3[0048] 實施例1～實施例3中的硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料粉末由硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽、輕燒氧化鎂粉和石灰石粉混合而成，其各組分設(shè)計配比見表2；其中，硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽是由鈣法脫

硫工藝排出的脫硫二水石膏、鎂法脫硫工藝產(chǎn)生的七水硫酸鎂在120～180℃的敞開式環(huán)境

中受熱脫水完成后，將固體物磨細并通過0.075mm的方孔篩，制得的粉末；輕燒氧化鎂購自

遼寧省海城市某企業(yè)，其化學(xué)成分如表3。

[0049] 表2實施例1～實施例3中物理復(fù)鹽膠結(jié)料的組成和配合比[0050][0051] 表3輕燒氧化鎂的化學(xué)成分[0052]化學(xué)成分 MgO 活性MgO CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 燒失量

含量/％ 85.0 65.0 1.30 3.09 0.16 0.33 10.03

[0053] 為測試實施例1～實施例3中硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料的強度，分別采用0.4的水固比將這三種粉末和水拌制成復(fù)鹽膠結(jié)料漿體，漿體拌制均勻后，注入立方體和棱柱體鋼制試

模中，在25℃±2℃的環(huán)境中養(yǎng)護1天后脫模，裝入塑料袋中繼續(xù)在25℃±2℃下養(yǎng)護，分別

測試養(yǎng)護3天(d)、7天、15天和28天的強度，測試結(jié)果見表5。

[0054] 實施例4～實施例6[0055] 實施例4～實施例6中的硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料粉末由硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽和輕燒氧化鎂粉混合而成，其各組分設(shè)計配比見表4；其中，硫酸鈣鎂物理復(fù)鹽是由某磷化工企業(yè)排

出的磷石膏原渣、鎂法脫硫工藝產(chǎn)生的七水硫酸鎂在120～180℃的敞開式環(huán)境中受熱脫水

完成后，將固體物磨細并通過0.075mm的方孔篩，制得的粉末；輕燒氧化鎂與實施例1相同。

[0056] 為測試實施例4～實施例6中硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料的強度，分別采用0.55、0.41和0.39的水固比將這三種粉末和水拌制成復(fù)鹽膠結(jié)料漿體，漿體拌制均勻后，注入立方體和

棱柱體鋼制試模中，在25℃±2℃的環(huán)境中養(yǎng)護1天后脫模，裝入塑料袋中繼續(xù)在25℃±2℃

下養(yǎng)護，分別測試養(yǎng)護3天(d)、7天、15天、28天和60天的強度，測試結(jié)果見表5。

[0057] 表4實施例4～實施例6中物理復(fù)鹽膠結(jié)料的組成和配合比[0058][0059] 表5對比例1～實施例6中硬化膠結(jié)料漿體試件的強度測試結(jié)果[0060][0061] 實施例7～實施例9[0062] 實施例7～實施例9中的硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料粉末由硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽[Mg2Ca(SO4)3]、輕燒氧化鎂粉和脫硫建筑石膏混合而成，其各組分設(shè)計配比見表6；其中，硫酸鈣鎂

化學(xué)復(fù)鹽是由鈣法脫硫工藝排出的脫硫二水石膏、鎂法脫硫工藝產(chǎn)生的七水硫酸鎂在725

℃～750℃的高溫爐中燒制完成后，將冷卻的固體物磨細并通過0.075mm的方孔篩，制得的

粉末；脫硫建筑石膏與對比例1相同；輕燒氧化鎂粉與實施例1相同。

[0063] 表6實施例7～9中化學(xué)復(fù)鹽膠結(jié)料的組成和配合比(質(zhì)量份數(shù))[0064]實施例 硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽 活性氧化鎂 脫硫建筑石膏

實施例7 106.8 140 180

實施例8 106.8 127 200

實施例9 106.8 112 215

[0065] 實施例7～實施列9中三種復(fù)鹽膠結(jié)料粉末和水分別按0.49的水固比拌制成均勻漿體，然后注入立方體和棱柱體鋼制試模中，在25℃±2℃的環(huán)境中養(yǎng)護1天后脫模，裝入塑

料袋中繼續(xù)在25℃±2℃下養(yǎng)護，分別測試養(yǎng)護1天(d)、3天和15天的強度，測試結(jié)果見表7。

結(jié)果表明，采用硫酸鈣鎂化學(xué)復(fù)鹽時，膠結(jié)料具有快硬、高早強的特征。

[0066] 表7實施例7～實施例9中化學(xué)復(fù)鹽膠結(jié)料漿體試件強度測試結(jié)果[0067][0068] 實施例10～實施例12[0069] 為了說明本發(fā)明硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料中水化物晶體的水穩(wěn)定性，將實施例4～實施例6中的物理復(fù)鹽膠結(jié)料漿體試件在25℃±2℃下養(yǎng)護28天后，再浸入水中28天后取出并

自然干燥，再分別測試浸水后試件的抗壓和抗折強度，并計算浸水后和浸水前的強度比

值——軟化系數(shù)，作為膠結(jié)料水化物晶體水穩(wěn)定性的評價指標，軟化系數(shù)越大，水穩(wěn)定性越

好，結(jié)果見表8。

[0070] 表8實施例10～實施例12中物理復(fù)鹽膠結(jié)料軟化系數(shù)測試結(jié)果[0071][0072] 表8中結(jié)果表明，實施例10～實施例12中試件的軟化系數(shù)為1±0.1，這說明本發(fā)明硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料漿體在空氣中完全硬化后，可以在水中保持其強度，甚至還略有增長。

對比圖2中的兩個XRD圖譜會發(fā)現(xiàn)，浸水28天后，實施例12試件中的水化物晶體與浸水前實

施例6中一樣，沒有發(fā)生變化，亦即，硫酸鈣鎂復(fù)鹽膠結(jié)料水化反應(yīng)形成的水化物晶體具有

很高的水穩(wěn)定性，見可以用于制備各種建筑材料制品。

[0073] 以上實施例僅為本發(fā)明的部分代表，本發(fā)明可以有不同的調(diào)整和改變。因此凡基于本發(fā)明的原理所做出的任何改變，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。