一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰及生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰，由下列原料組成：粉煤灰原灰90％～98％，助燃劑1～10％，粘接劑0.1％～10％。本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果，一是本發(fā)明選用礦物粘接劑或有機(jī)粘接為輔助原料，解決了粉煤灰原灰不能成型的問(wèn)題。二是本發(fā)明針對(duì)原灰透氣性差、助燃空氣不能通過(guò)、煙氣不能排出而不可燃燒的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰原灰中殘余碳的燃燒。三是本發(fā)明利用粉煤灰原灰中的殘?zhí)紴槿剂希裙?jié)約了能源，又有利于環(huán)境保護(hù)。四是減少了固廢的二次排放。六是本發(fā)明選用的原料和輔助原料，來(lái)源廣泛，市場(chǎng)供應(yīng)充足；選用的設(shè)備成熟可靠，通用性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰及生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水泥生產(chǎn)中作混合材料或拌制水泥混凝土和砂漿時(shí)作摻合料的 粉煤灰。

【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰是一種工業(yè)固體廢物，是燃煤電廠或動(dòng)力鍋爐排出的主要固體廢棄物，是 從煤粉燃燒后的煙氣中搜捕下來(lái)的細(xì)灰。
[0003] 我國(guó)歷史存留粉煤灰達(dá)120億噸。按全國(guó)平均排灰水平計(jì)算，每增加 IOMW裝機(jī)容 量，每年將增加近萬(wàn)噸粉煤灰的排放量。2009年，中國(guó)粉煤灰的產(chǎn)量達(dá)到了 3. 75億噸，相當(dāng) 于當(dāng)年中國(guó)城市生活垃圾總量的兩倍多，其體積可達(dá)到4. 24億立方米。相當(dāng)于每天倒?jié)M一 個(gè)水立方。
[0004] 大量的粉煤灰如不加處理，就會(huì)占用土地，破壞作物和植被；晴天產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染 大氣；受雨水沖刷滲瀝會(huì)造成水道淤塞，有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)污染水體，對(duì)人類和生物造成危 害。
[0005] 來(lái)自國(guó)家發(fā)改委的數(shù)據(jù)顯示，近幾年，在國(guó)家一系列鼓勵(lì)政策的引導(dǎo)下，我國(guó)資源 綜合利用取得了顯著成效。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2008年，我國(guó)工業(yè)固體廢物綜合利用量為12. 3億 噸，綜合利用率達(dá)64. 3 %，其中粉煤灰綜合利用率達(dá)67 %。
[0006] 根據(jù)中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)測(cè)算，2009年我國(guó)綜合利用粉煤灰約4億噸，綜合利 用率為68%?；緦?shí)現(xiàn)了由"以儲(chǔ)為主"向"以用為主"的轉(zhuǎn)變。
[0007] 歐盟、美國(guó)、日本等先進(jìn)國(guó)家粉煤灰利用率已達(dá)70%?80%，對(duì)節(jié)約資源和保護(hù) 環(huán)境起到了重要作用。
[0008] 粉煤灰主要用于拌制水泥混凝土和砂漿時(shí)作摻合料及水泥生產(chǎn)中作混合材料。粉 煤灰取代部分水泥和細(xì)集料，可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還可提高混凝土的抗拉、抗彎強(qiáng)度和 耐磨性、耐蝕性、抗?jié)B性、抗沖擊性等。在實(shí)際施工中，由于粉煤灰的滾珠效應(yīng)，摻粉煤灰的 混凝土有較大的有效振搗半徑，易于振搗密實(shí)；粉煤灰減水效果顯著，能有效改善混凝土的 和易性；同時(shí)具有減少泌水和離析、降低透水和浸析、減少早期和后期干縮、降低水化熱和 干燥收縮率等功效。
[0009] 實(shí)踐證明，在生產(chǎn)水泥或配制混凝土?xí)r摻入一定的粉煤灰，可達(dá)到節(jié)約水泥、改善 混凝土性能、提高工程質(zhì)量和效率、降低生產(chǎn)成本和工程造價(jià)的目的。
[0010] 然而，我國(guó)電廠歷史排放的陳年粉煤灰品質(zhì)不穩(wěn)定，其中粉煤灰中的燒失量是主 要因素。80%以上的粉煤灰燒失量超過(guò)6%，有的達(dá)20%以上，資源化性能較差，限制了粉 煤灰的應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)量，是導(dǎo)致我國(guó)粉粉煤灰利用率偏低的重要原因。
[0011] 對(duì)粉煤灰燒失量貢獻(xiàn)最大粉煤灰中殘余的固定碳。
[0012] 固定碳的危害來(lái)自其多孔體作用。粉煤灰中的殘?zhí)贾饕钥招奶己途W(wǎng)狀碳的形貌 存在，其存在的狀態(tài)是單體形式、粘結(jié)在粉煤灰顆粒的表面、被包裹在粉煤灰顆粒中三種形 式。
[0013] 燒失量越大粉煤灰的需水量比越大。燒失量對(duì)粉煤灰需水量比的影響是由于殘?zhí)?的多孔作用，由于這些多孔的碳顆粒的吸附和固水作用，使粉煤灰的需水量比增大。
[0014] 燒失量還對(duì)混凝土的引氣劑效果產(chǎn)生不利的影響，因?yàn)檫@些碳顆粒更容易吸附引 氣劑。摻加高燒失量粉煤灰通常需要更大劑量的引氣劑。引氣劑易被多孔體吸附，減少了 其周?chē)臍馀萘俊?br> [0015] 同時(shí)，未燃盡的碳粒還可視作一個(gè)蓄水中心，在嚴(yán)寒氣候下形成冰肩影響混凝土 的耐久性。
[0016] 此外高燒失量的粉煤灰因?yàn)楹冀M分高的顆粒比較輕，在混凝土攪拌、運(yùn)輸和成 型過(guò)程中容易浮到表面造成混凝土的離析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是提供一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰及生產(chǎn)工藝。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰，由下列原料 組成：粉煤灰原灰90 %?98 %，助燃劑1?10 %，粘接劑0. 1 %?10 %。
[0019] 粉煤灰原灰碳含量為5%以上，水分2?50%。
[0020] 粘接劑為礦物粘接劑或有機(jī)粘接劑。
[0021] 一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰的生產(chǎn)工藝，
[0022] (1)將上述原料混合均勻?yàn)榛旌狭虾?，用成型設(shè)備將混合料加工成團(tuán)塊。團(tuán)塊形狀 為球狀、條狀或塊狀中的一種，團(tuán)塊直徑或長(zhǎng)度大于5毫米。成型設(shè)備為制棒機(jī)、制磚機(jī)、壓 塊機(jī)、壓球機(jī)、成球機(jī)中的一種；
[0023] (2)脫碳工序，是將成型后的團(tuán)塊加入到工業(yè)窯爐中，用木柴、木炭或煤氣引燃后 焙燒，溫度550?1000°C，時(shí)間0.5?12小時(shí)；脫碳設(shè)備為平爐、豎窯、回轉(zhuǎn)窯、隧道窯中的 一種；
[0024] (3)燒成后的團(tuán)塊磨制成粉末。
[0025] 本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果，一是本發(fā)明選用礦物粘接劑或有機(jī)粘接為輔助原 料，解決了粉煤灰原灰不能成型的問(wèn)題。礦物粘接劑在焙燒后25%以上可轉(zhuǎn)化為粉煤灰 的組成部分，不對(duì)粉煤粉質(zhì)量構(gòu)成影響；有機(jī)粘結(jié)劑焙燒后隨煙氣排出，不影響粉煤灰的質(zhì) 量。二是本發(fā)明針對(duì)原灰透氣性差、助燃空氣不能通過(guò)、煙氣不能排出而不可燃燒的問(wèn)題， 設(shè)置了成型工序和設(shè)備，將粉煤灰原灰與助燃劑、粘接劑混合后加工成團(tuán)塊，利用團(tuán)塊間隙 形成氣流通道，可適應(yīng)工業(yè)窯爐對(duì)爐料的要求，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰原灰中殘余碳的燃燒。三是本 發(fā)明利用粉煤灰原灰中的殘?zhí)紴槿剂希摎執(zhí)际墙?jīng)過(guò)電廠鍋爐1200°C以上燃燒后的產(chǎn)物， 具有低硫、低揮發(fā)份的特征。用這些殘?zhí)甲鋈剂?，既?jié)約了能源，又有利于環(huán)境保護(hù)。四是 本發(fā)明采用焙燒脫碳，將焙燒溫度設(shè)定在550?1000°C范圍內(nèi)，溫度過(guò)低不能保持燃燒穩(wěn) 定；溫度過(guò)高，可能造成低熔點(diǎn)化合物出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象而破壞粉煤灰中的玻璃珠體。焙燒過(guò)程 既可達(dá)到脫碳目的，也可以將粉煤灰原灰中的吸附水和結(jié)晶水充分蒸發(fā)，還可將粉煤灰原 灰中的動(dòng)植物殘骸及其它有機(jī)物一并脫除，提高了生產(chǎn)裝備對(duì)原料的適應(yīng)性。五本發(fā)明針 對(duì)粉煤灰原灰中可能存在的金屬和非金屬雜質(zhì)，設(shè)置了磨粉工序和設(shè)備。既可將燒成后的 團(tuán)塊磨制成粉末，還可將少量的非金屬雜質(zhì)在粉磨過(guò)程中轉(zhuǎn)化為粉煤灰的組成部分；金屬 雜質(zhì)則可以通過(guò)設(shè)備的格柵和篩網(wǎng)收集。因此，減少了固廢的二次排放。
[0026] 六是本發(fā)明選用的原料和輔助原料，來(lái)源廣泛，市場(chǎng)供應(yīng)充足；選用的設(shè)備成熟可 靠，通用性強(qiáng)。因此而設(shè)計(jì)和建設(shè)的生產(chǎn)系統(tǒng)具有選擇性面和適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 如圖1所示
[0029] 1、粘接劑：用以將原灰粘接成型。本發(fā)明推薦使用礦物粘接劑和有機(jī)粘接劑。
[0030] 2、合格原灰：本發(fā)明方法主要原料，本方法特別適合含碳量大于5%的電廠陳年 原灰。將原灰中的雜物篩除，如草木、磚石、金屬等，推薦選用滾筒篩篩除5_以上雜物。。
[0031] 3、助燃劑：促進(jìn)原灰燃燒。本發(fā)明推薦使用具有助燃、供氧、固硫、減排功能的燃煤 助燃劑。
[0032] 4、配料：根據(jù)工藝要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)來(lái)確定各原料的配比，配料后應(yīng)混合均勻。
[0033] 5、成型：用壓力成型或滾動(dòng)成型將混合料做成團(tuán)塊，推薦使用壓球機(jī)成型。
[0034] 6、脫碳：在600?1000°C范圍內(nèi)焙燒0.5?12小時(shí)，從而除去原灰中的碳、水和 有機(jī)物。平爐、豎窯、回轉(zhuǎn)窯、隧道窯均可用于脫碳，推薦使用平爐。
[0035] 7、磨粉：將燒成后的團(tuán)塊磨成粉末，推薦使用帶有篩分功能的節(jié)能型球磨機(jī)，采用 開(kāi)路磨粉工藝。
[0036] 粉煤灰：成品粉煤灰，符合GB/T1596-2005規(guī)定等級(jí)的質(zhì)量要求，按本發(fā)明的方法 生產(chǎn)的粉煤灰，可以達(dá)到I級(jí)。
[0037] 具體實(shí)施例
[0038] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法詳細(xì)說(shuō)明。
[0039] 實(shí)施例1水泥生產(chǎn)中作混合材料的粉煤灰的制備
[0040] 本實(shí)施例利用河北省邯鄲市成安縣某電廠貯灰場(chǎng)的粉煤灰原灰制備粉煤灰，粉煤 灰原灰的主要成分為 ：3丨0250 . 6%，4120327.2%，？62037.0%，30 30.3%，燒失量8.2%;粘接 劑采用邯鄲市永年縣出產(chǎn)的膨潤(rùn)土；助燃劑采用廊坊出產(chǎn)的恒麗泰牌節(jié)煤助燃劑。各原料 的配入比為粉煤灰原灰91. 0%，粘接劑8. 8%，助燃劑0. 2%。將上述三種原料混合均勻， 用290型靜壓壓球壓制成〇10mmX15mm球團(tuán)后，加入到0· 6mXl. 2mX2. 5m方形豎窯中，在 800±30°C下焙燒1小時(shí)。燒成后的球團(tuán)用TCQ - 750 * 900球磨機(jī)磨制0. 5小時(shí)，檢驗(yàn) 粉煤灰質(zhì)量如下：燒失量〇. 8 %，含水量0. 3 %，三氧化硫0. 3 %，游離氧化鈣0. 3 %，安定性 3. 1_，強(qiáng)度活性指數(shù)62 %。
[0041] 實(shí)施例2 I級(jí)拌制混凝土和砂漿用粉煤灰成品的制備
[0042] 本實(shí)施例利用山東省濟(jì)南市東郊大橋鎮(zhèn)貯灰場(chǎng)的原灰制備粉煤灰，粉煤灰原灰的 主要成分為：Si0250 . 6%，Α120327· l%，F(xiàn)e2037. 1 %，S030 . 4%，CaO 3. 3%，燒失量 8. 8%，水 分12. 1%。粘接劑采用德州樂(lè)陵市生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)羧甲基纖維素鈉 CMC，助燃劑采用山東省 臨沂市出產(chǎn)的HY型多功能高效燃煤助燃劑。各原料的配入比為粉煤灰原灰99. 5%，粘接 劑0.3%，助燃劑0.2%。將上述三種原料混合均勻，用圓盤(pán)成球后，加入到小型平爐中，在 650?850°C下焙燒2. 5小時(shí)。燒成后的球團(tuán)用球磨機(jī)磨制1小時(shí)，檢驗(yàn)粉煤灰質(zhì)量如下： 細(xì)度45 μπι方孔篩篩余3.8%，需水量比89. I %，燒失量1.0%，含水量0.3%，三氧化硫 0. 4%，游離氧化鈣0. 6%，安定性3. 5_，強(qiáng)度活性指數(shù)64%。
[0043] 實(shí)施例3 I級(jí)拌制混凝土和砂漿用粉煤灰成品的制備
[0044] 本實(shí)施例利用江西分宜電廠2號(hào)灰場(chǎng)的濕排粉煤灰為原灰制備粉煤灰，原灰的主 要成分為：Si0 250 . 3%，Α120325· l%，F(xiàn)e2038. l%，CaO 4. 3%，S031. 3%，燒失量 11. 3%。粘 接劑采用江西萍鄉(xiāng)產(chǎn)的黃腐植酸，助燃劑采用長(zhǎng)沙產(chǎn)的HZ-618助燃節(jié)煤劑。各原料的配入 比為粉煤灰原灰92. 5 %，粘接劑7 %，助燃劑0. 5 %。將上述三種原料混合均勻，用對(duì)輥壓 球機(jī)成球后，加入到小型平爐中，在750±30°C下焙燒1小時(shí)。燒成后的球團(tuán)用球磨機(jī)磨制 1小時(shí)，檢驗(yàn)成品粉煤灰質(zhì)量如下：細(xì)度45 μ m方孔篩篩余3.6%，需水量比90. 5%，燒失 量0. 7 %，含水量0. 2 %，三氧化硫1. 5 %，游離氧化鈣0. 3 %，安定性3. 3mm，強(qiáng)度活性指數(shù) 63%〇
[0045] 實(shí)施例4 I級(jí)拌制混凝土和砂漿用粉煤灰成品的使用效果
[0046] 本實(shí)施例采用實(shí)施例3中的粉煤灰成品、分宜縣出產(chǎn)的海螺牌42. 5普通水泥 以及分宜縣橫溪鎮(zhèn)出產(chǎn)的5mm?25mm連續(xù)級(jí)配的橫溪碎石、細(xì)度模數(shù)為1.2的河砂、 FDN-T40-50泵送劑，試驗(yàn)不同粉煤灰成品摻量對(duì)混凝土性能及強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1〇
[0047] 表1中基準(zhǔn)混凝土按C30、C40、C50配合比設(shè)計(jì).粉煤灰成品各摻量為等量取代水 泥量的百分比，粉煤灰成品的超量系數(shù)為1. 3。摻粉煤灰成品后，相應(yīng)地減少每立方米混凝 土中等體積的砂量。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)述如下：
[0048] 1、由表1可見(jiàn)，用10%?30%的粉煤灰成品取代水泥，混凝土的坍落度有所增加， 1. 5h混凝土的坍落度保留值也有增加。粉煤灰成品取代水泥量超過(guò)30%時(shí)，各強(qiáng)度等級(jí)的 混凝土坍落度及I. 5h坍落度保留值有所減少。在10%?50%范圍的粉煤灰取代水泥量， 各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的坍落度均大于基準(zhǔn)混凝土，即改善了性能。
[0049] 2、不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的早期強(qiáng)度（3天、7天），隨著粉煤灰成品取代水泥量的增 大而降低。在10 %?50 %范圍內(nèi)時(shí)，各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的28天強(qiáng)度都高于基準(zhǔn)混凝土，即 提高了混凝土的后期強(qiáng)度。
[0050] 粉煤灰成品各摻量下混凝土的坍落度及抗壓強(qiáng)度表1
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰，由下列原料組成：粉煤灰原灰90%? 98%，助燃劑1?10%，粘接劑0? 1%?10%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰，其特征在于： 粉煤灰原灰碳含量為5 %以上，水分2?50 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰，其特征在于： 粘接劑為礦物粘接劑或有機(jī)粘接劑。
4. 一種用于水泥生產(chǎn)或混凝土摻合料的粉煤灰的生產(chǎn)工藝， (1) 將上述原料混合均勻?yàn)榛旌狭虾?，用成型設(shè)備將混合料加工成團(tuán)塊。團(tuán)塊形狀為 球狀、條狀或塊狀中的一種，團(tuán)塊直徑或長(zhǎng)度大于5毫米。成型設(shè)備為制棒機(jī)、制磚機(jī)、壓塊 機(jī)、壓球機(jī)、成球機(jī)中的一種； (2) 脫碳工序，是將成型后的團(tuán)塊加入到工業(yè)窯爐中，用木柴、木炭或煤氣引燃后焙燒， 溫度550?1000°C，時(shí)間0. 5?12小時(shí)；脫碳設(shè)備為平爐、豎窯、回轉(zhuǎn)窯、隧道窯中的一種； (3) 燒成后的團(tuán)塊磨制成粉末。
【文檔編號(hào)】C04B18/08GK104496227SQ201410692557
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】成浩, 羅嘯寒 申請(qǐng)人:成浩, 羅嘯寒