粉煤灰游離氧化鈣的消解方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，包括如下步驟：（1）將粉煤灰加入到球磨機(jī)，向球磨機(jī)中噴入水霧，其中，所述水霧噴入量與所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量比是1.5-2.0:1；（2）將所述粉煤灰在水霧條件下進(jìn)行研磨，所述粉煤灰在球磨機(jī)中的研磨時(shí)間控制在25-30分鐘。該消解方法在增大粉煤灰的比表面積，提高粉煤灰凝膠活性的同時(shí)，通過部分消解游離氧化鈣從而提高了粉煤灰在水泥或混凝土中的摻入量。本發(fā)明還提供了通過所述消解方法制成的粉煤灰，所述粉煤灰可用于制備水泥。本發(fā)明還提供了含有所述粉煤灰的水泥。
【專利說明】粉煤灰游離氧化鈣的消解方法及其應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及粉煤灰的處理方法，尤其涉及粉煤灰游離氧化鈣的消解方法。【背景技術(shù)】[0002]粉煤灰是指現(xiàn)代大型燃煤鍋爐在燃煤時(shí)將煤粉碾至100 μ m以下，然后煤粉與高速氣流混合在一起，噴入爐膛燃燒帶中，使煤粉顆粒中的有機(jī)物質(zhì)得到充分燃燒，從煙氣中回收的細(xì)粉即為粉煤灰。煤炭是由多種物質(zhì)組成的混合物，其中不可燃燒的礦物質(zhì)經(jīng)燃燒后作為灰份被分解析出，冷卻后成為灰或渣，它是由硅、鋁、鐵、鈣、鎂等氧化物組成的礦物殘?jiān)７勖夯业幕瘜W(xué)成分取決于燃煤的成分，氧化鈣含量大于10%的粉煤灰稱為高鈣粉煤灰。[0003]現(xiàn)有的粉煤灰在建材中的應(yīng)用方法是將其作為有效組分摻入水泥或混凝土中。普通粉煤灰摻入硅酸鹽水泥或混凝土中時(shí)，它能與水泥水化作用分解出來的氫氧化鈣進(jìn)行 “二次反應(yīng)”，生成具有膠凝能力的CSH膠凝。即普通粉煤灰不具有自硬性，普通粉煤灰需與純硅酸鹽水泥配合使用，作為活性膠凝材料其加入量有限，過多摻入只能作為惰性填充材料，其在硅酸鹽水泥或混凝土中的摻入量有限。[0004]高鈣粉煤灰存在大量含有較多氧化鈣的富鈣玻璃珠和含鐵較多的富鐵玻璃珠，以及較多的CaO結(jié)晶體，甚至發(fā)現(xiàn)有C3S、C2S, C3A, C4A3S等水泥熟料礦物成分存在。因此其活性遠(yuǎn)高于普通低鈣灰，并具有一定的自硬性。但是高鈣粉煤灰仍有一定的CaO以獨(dú)立CaO 晶體形式存在，這部分處于“死燒”狀態(tài)的游離CaO，具有有利于激發(fā)活性和不利于安定性的雙重性。[0005]具體來說，粉煤灰中氧化鈣在作為建筑材料使用時(shí)與水發(fā)生如下反應(yīng):[0006]CaCHH2O=Ca (OH) 2 [0007]該反應(yīng)具有明顯的體積效應(yīng)，即CaO生成Ca (OH) 2產(chǎn)生巨大體積變化，如果CaO屬于活性狀態(tài)，則在混凝土凝固之前反應(yīng)完畢，不影響混凝土的性質(zhì)；如果CaO不屬于活性狀態(tài)，而以獨(dú)立CaO晶體的形式存在，這部分處于“死燒”狀態(tài)的游離CaO (f_CaO)，在混凝土凝固后繼續(xù)反應(yīng)生成Ca(OH)2,由于體積效應(yīng)導(dǎo)致混凝土龜裂，即安定性不合格。[0008]目前圍繞高鈣粉煤灰的綜合利用存在一定誤區(qū)，一種方法是簡單地進(jìn)行研磨處理，提高粉煤灰的細(xì)度即表面活性，在研磨過程中處于“死燒”狀態(tài)的游離CaO也變得更細(xì)， 對其消解有一定作用，高鈣粉煤灰在水泥中的摻入量可以提高約5%左右。另一種方法是加入大量消解劑，包括水、三乙醇胺、無機(jī)鹽等，徹底消解游離CaO。這種方法一方面成本很高，另一方面大量使用消解劑，殘留的無機(jī)鹽會加速混凝土中鋼筋的銹蝕，過量水殘存在粉煤灰中，由于高鈣粉煤灰具有自硬性會導(dǎo)致結(jié)塊。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有高鈣粉煤灰作為建筑材料使用時(shí)存在的安定性不合格問題和大量使用消解劑處理成本高、易導(dǎo)致粉煤灰結(jié)塊等問題，提高粉煤灰在水泥中的摻入比例。[0010]本發(fā)明提供了一種粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，該方法是針對氧化鈣含量大于 10% (重量百分比)的粉煤灰，即所謂的高鈣粉煤灰，在現(xiàn)有研磨處理的技術(shù)基礎(chǔ)上噴入水霧，消解部分游離氧化鈣，通過嚴(yán)格控制水霧噴入量與研磨時(shí)間從而避免結(jié)塊，提高了粉煤灰在水泥中的摻入比例。[0011]本發(fā)明的粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，包括如下步驟:[0012](I)將粉煤灰加入到球磨機(jī)，向球磨機(jī)中噴入水霧，其中，所述水霧噴入量與所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量比是1.5-2.0:1 ；[0013](2)將所述粉煤灰在水霧條件下進(jìn)行研磨，所述粉煤灰在球磨機(jī)中的研磨時(shí)間控制在25-30分鐘。[0014]前述的粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，粉煤灰通過所述消解方法消解了的游離氧化鈣的重量是消解前粉煤灰中游離氧化鈣的重量的80%至90%。[0015]另一方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰，由前述的消解方法制成。[0016]前述的粉煤灰，其中，所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量是消解前游離氧化鈣的重量的10%至20%O[0017]前述的粉煤灰，其中，按重量百分比計(jì)，所述粉煤灰在水泥中的摻入比是20%_75%。[0018]前述的粉煤灰，其中，按重量百分比計(jì)，所述粉煤灰在水泥中的摻入比是25%_70%。[0019]前述的粉煤灰在制備水泥中的應(yīng)用。[0020]另一方面，本發(fā)明提供了一種水泥，按重量百分比計(jì)，含有前述的粉煤灰20-75%， 水渣粉7-15%，水泥熟料粉13-65%。[0021]前述的水泥，其中，按重量百分比計(jì)，含有所述粉煤灰25%_70%，所述水泥熟料粉 15-65%。[0022]前述的水泥，其中，按重量百分比計(jì)，所述水泥熟料粉由水泥熟料85-90%，石膏 3-7%，煤矸石5-10%研磨而得到。[0023]使用本發(fā)明的方法來處理高鈣粉煤灰，增大了粉煤灰的比表面積，提高了粉煤灰凝膠活性；通過嚴(yán)格控制水霧噴 入量以及高鈣粉煤灰在球磨機(jī)中的停留時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)部分消解游離氧化鈣。[0024]目前，粉煤灰包括高鈣粉煤灰應(yīng)用于水泥生產(chǎn)大多均采用簡單研磨以增大粉煤灰凝膠活性，提高粉煤灰在水泥中的凝膠活性，同時(shí)高鈣粉煤灰變小后對消解游離氧化鈣也有一定的益處。[0025]本發(fā)明在原有簡單研磨系統(tǒng)上，增加了一套水噴霧系統(tǒng)，因此增加的系統(tǒng)投資與運(yùn)行成本均很小。本發(fā)明的原理在于噴入的水與f-CaO反應(yīng)生成Ca(OH)2產(chǎn)生巨大體積變化，即顆粒變大或產(chǎn)生裂痕，一方面消解了顆粒表面f-CaO的影響，顆粒變大或產(chǎn)生裂痕易于顆粒進(jìn)一步在研磨中被研細(xì)，從而顆粒露出新的表面，f-CaO進(jìn)一步被消解。研磨過程產(chǎn)生大量的熱能，過量的水受熱氣化，隨研磨氣流排出體系，防止了過量水殘留粉體導(dǎo)致結(jié)塊現(xiàn)象產(chǎn)生。[0026]采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了減少高鈣粉煤灰中游離氧化鈣的含量和提高高鈣粉煤灰在水泥或混凝土中的摻入量的目的，按重量百分比計(jì)，通過本發(fā)明的方法得到的消解了游離氧化鈣影響的粉煤灰在水泥中的最大摻入比可達(dá)到80%。將本發(fā)明的方法得到的粉煤灰用于水泥生產(chǎn)，可以極大的降低水泥生產(chǎn)成本?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0027]圖1是本發(fā)明的方法所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0028]其中，附圖標(biāo)記的含義說明如下:[0029]I 一粉料倉[0030]2—插板閥[0031]3—第一星型卸灰閥[0032]4 一電子計(jì)量稱[0033]5—計(jì)量水霧噴霧裝置[0034]6—球磨機(jī)[0035]7—翻板閥[0036]8—螺茨風(fēng)機(jī)[0037]9 一空氣斜槽[0038]10—斗式提升機(jī)[0039]11 一精制粉煤灰?guī)靃0040]12—收塵器[0041]13—螺旋輸送機(jī)[0042]14 一第二星型卸灰閥[0043]15—調(diào)節(jié)閩[0044]I6—離心風(fēng)機(jī)[0045]17—排風(fēng)筒【具體實(shí)施方式】[0046]粉煤灰是指現(xiàn)代大型燃煤鍋爐在燃煤時(shí)將煤粉碾至100 μ m以下，然后煤粉與高速含氧氣流混合在一起，噴入爐膛燃燒帶中，使煤粉顆粒中的有機(jī)物質(zhì)得到充分燃燒，從煙氣中回收的細(xì)粉即為粉煤灰。煤炭是由多種物質(zhì)組成的混合物，其中不可燃燒的礦物質(zhì)經(jīng)燃燒后作為灰份被分解析出，冷卻后成為灰或渣，它是由硅、鋁、鐵、鈣、鎂等氧化物組成的礦物殘?jiān)?。粉煤灰的化學(xué)成分取決于燃煤的成分，氧化鈣含量大于10%的粉煤灰稱為高鈣粉煤灰。[0047]水泥熟料即硅酸鹽 水泥熟料，是由含CaO、SiO2, A1203、Fe2O3的原料按適當(dāng)?shù)谋壤コ杉?xì)粉燒成部分熔融狀態(tài)，所得到的以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)。[0048]石膏是指單斜晶系礦物，主要化學(xué)成分是CaS04。[0049]煤矸石是指采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石，其主要成分是Al2O3和SiO2,另外還含有數(shù)量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5, SO3和微量稀有元素(鎵、銀、鈦、鈷)。[0050]水渣是指將熱熔狀態(tài)的高爐渣置于水中急速冷卻而得到的物質(zhì)，其中高爐渣是指冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的廢物，當(dāng)爐溫達(dá)到1400-1600°C時(shí)，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分和助溶劑和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上面的熔渣,高爐渣中主要成分為CaO、SiO2^Al2O3,在本發(fā)明中，按重量百分比計(jì),其主要成分是 12-15%Ca0、50-55%Si02、15-20%A1203。[0051]下面參照圖1對本發(fā)明的方法進(jìn)行描述，本發(fā)明的工藝方法除下述內(nèi)容外，其余均采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法或裝置。[0052]本發(fā)明的粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，包括如下步驟:[0053](I)將粉煤灰加入到球磨機(jī)，向球磨機(jī)中噴入水霧，其中，所述水霧噴入量與所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量比是1.5-2.0:1 ；[0054](2)將所述粉煤灰在水霧條件下進(jìn)行研磨，所述粉煤灰在球磨機(jī)中的研磨時(shí)間控制在25-30分鐘。[0055]下面以如下組成的高鈣粉煤灰為例進(jìn)行詳細(xì)描述，采用φ2.2χ13米高細(xì)高產(chǎn)磨球磨機(jī)為研磨系統(tǒng)主設(shè)備，球磨機(jī)配置功率570KW，粉煤灰處理量為35噸/小時(shí)，磨機(jī)尾部設(shè)布袋收塵器，對磨機(jī)內(nèi)部通風(fēng)并對全系統(tǒng)形成負(fù)壓，磨內(nèi)最大風(fēng)速1.8m/s,收塵風(fēng)機(jī)最大排風(fēng)量30000m3/h，設(shè)變頻機(jī)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)量控制，通過風(fēng)量調(diào)節(jié)控制產(chǎn)量。[0056]高鈣粉煤灰的化學(xué)成分如下(％):[0057]LOSS
【權(quán)利要求】
1.一種粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，包括如下步驟:(1)將粉煤灰加入到球磨機(jī)，向球磨機(jī)中噴入水霧，其中，所述水霧噴入量與所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量比是1.5-2.0:1 ；(2)將所述粉煤灰在水霧條件下進(jìn)行研磨，所述粉煤灰在球磨機(jī)中的研磨時(shí)間控制在 25-30分鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，其特征在于，粉煤灰通過所述消解方法消解了的游離氧化鈣的重量是消解前粉煤灰中游離氧化鈣的重量的80%至90%。
3.一種粉煤灰，由權(quán)利要求1或2所述的消解方法制成。
4.如權(quán)利要求3所述的粉煤灰，其特征在于，所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量是消解前游離氧化鈣的重量的10%至20%。
5.如權(quán)利要求3或4所述的粉煤灰，其特征在于，按重量百分比計(jì)，所述粉煤灰在水泥中的摻入比是20%-75%。
6.如權(quán)利要求3-5所述的粉煤灰，其特征在于，按重量百分比計(jì)，所述粉煤灰在水泥中的摻入比是25%-70%。
7.權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的粉煤灰在制備水泥中的應(yīng)用。
8.—種水泥，按重量百分比計(jì)，含有權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的粉煤灰20-75%，水渣粉 7-15%，水泥熟料粉13-65%。
9.如權(quán)利要求8所述的水泥，其特征在于，按重量百分比計(jì)，含有所述粉煤灰25%-70%， 所述水泥熟料粉15-65%。
10.如權(quán)利要求8或9所述的水泥，其特征在于，按重量百分比計(jì)，所述水泥熟料粉由水泥熟料85-90%，石膏3-7%，煤矸石5-10%研磨而得到。
【文檔編號】C04B18/08GK103553390SQ201310490520
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】趙銘, 康興東 申請人:中冶東方工程技術(shù)有限公司