一種高鈣粉煤灰水泥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高鈣粉煤灰水泥及其制備方法，含有如下質(zhì)量百分比的成分：硅酸鹽水泥熟料30~50%；高鈣粉煤灰40~60%；脫硫石膏3.1~3.3%；硅灰4.8~5.0%；水玻璃1.0~1.1%；復(fù)合激發(fā)劑0.7~1.0%；其中，所述復(fù)合激發(fā)劑為三乙醇胺和硫酸鈉的混合物。本發(fā)明提供一種大摻量高鈣粉煤灰水泥，提高粉煤灰利用率，可以減少硅酸鹽水泥熟料的用量，同時利用工業(yè)副產(chǎn)脫硫石膏和硅灰為原料，又滿足工業(yè)廢渣的處理及循環(huán)利用。
【專利說明】一種高鈣粉煤灰水泥及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高鈣粉煤灰水泥及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰是煤粉在鍋爐燃燒后收集到的細(xì)粒粉塵，其產(chǎn)生量約占燃煤量的1/4。電 力行業(yè)的快速發(fā)展使得火力發(fā)電廠粉煤灰的產(chǎn)量不斷增加，統(tǒng)計(jì)顯示，2013年中國粉煤灰 產(chǎn)量達(dá)到5. 3億噸，相比上一年增長2. 31%。粉煤灰已經(jīng)成為我國固體廢棄物的主要來源。 粉煤灰的大量堆存不僅會占用大量土地，而且會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的 大規(guī)模綜合利用、變廢為寶已成為迫在眉睫的問題。
[0003] 粉煤灰主要由氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵、未燃盡的炭以及少量其它氧化物 所組成，其物質(zhì)組成主要有玻璃相、無定形相和結(jié)晶礦物相三大類。其中，玻璃相和無定形 相含量較大，結(jié)晶相主要有莫來石、石英、長石等。粉煤灰具有與水泥相似的化學(xué)成分，同時 又具有火山灰活性，利用粉煤灰制備水泥是實(shí)現(xiàn)粉煤灰大規(guī)模利用的途徑之一。目前，國內(nèi) 已生產(chǎn)大量的粉煤灰硅酸鹽水泥，所摻入的粉煤灰大多是氧化鈣含量較低的普通粉煤灰， 其活性指數(shù)較低。同時，粉煤灰的摻加量僅限于20%?30%之間，使得粉煤灰的總體利用率 相對較低。因此，開發(fā)粉煤灰在水泥工業(yè)的大規(guī)模綜合利用技術(shù)勢在必行。
[0004] 高鈣粉煤灰是指氧化鈣含量大于10%的粉煤灰，含有大量的富鈣、富鐵玻璃體以 及較多的氧化鈣結(jié)晶體。與普通粉煤灰相比，高鈣粉煤灰具有需水量小、燒失量低、細(xì)度細(xì)、 活性指數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。因此，高鈣粉煤灰取代普通粉煤灰成為水泥工業(yè)的主要灰源已成為趨 勢。但是高鈣粉煤灰同時含有更高的游離氧化鈣，使用不當(dāng)有可能會帶來水泥（混凝土） 安定性不良的后果，必須對其進(jìn)行有效控制。因此，目前高鈣粉煤灰的摻量較低，建議摻量 一般控制在30%以內(nèi)，至今仍未能得到大規(guī)模地應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)高鈣粉煤灰在水泥工業(yè)的 大規(guī)模利用，就必須解決大摻量高鈣粉煤灰（>40%)由于游離氧化鈣引起的體積安定性和 摻量增大導(dǎo)致水泥強(qiáng)度降低的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是大摻量高鈣粉煤灰40%)中游離氧化鈣引起的體 積安定性問題和由于摻加量增大而引起水泥強(qiáng)度降低的問題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大摻量高鈣粉煤灰水泥。本發(fā)明的高鈣 粉煤灰水泥，利用了大量的工業(yè)副產(chǎn)物，并添加了外加劑和復(fù)合激發(fā)劑，由此對高鈣粉煤灰 進(jìn)行機(jī)械化學(xué)活化處理即可消解粉煤灰中的游離氧化鈣，從而解決游離氧化鈣引起的體積 安定性問題，同時保證了粉煤灰水泥具有較高的強(qiáng)度；最終實(shí)現(xiàn)高鈣粉煤灰在水泥中的大 摻量利用（摻加量> 40%)，得到一種大摻量高鈣粉煤灰水泥。
[0007] 具體的，本發(fā)明的高鈣粉煤灰水泥，含有如下質(zhì)量百分比的成分： 硅酸鹽水泥熟料3(Γ50% ; 高鈣粉煤灰4(Γ60% ; 脫硫石骨3. I 3. 3% ; 硅灰4. 8?5. 0% ; 水玻璃I. (Tl. 1% ; 復(fù)合激發(fā)劑0. 7?1. 0% ; 其中，所述復(fù)合激發(fā)劑為三乙醇胺和硫酸鈉的混合物。
[0008] 優(yōu)選地，所述復(fù)合激發(fā)劑中三乙醇胺和硫酸鈉的質(zhì)量比為1:3。
[0009] 優(yōu)選地，所述高鈣粉煤灰中CaO所占的質(zhì)量百分比彡15%。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述高 鈣粉煤灰的粒度400目篩余不大于10%。
[0010] 優(yōu)選地，所述硅灰為冶煉工業(yè)副產(chǎn)尾灰，其中SiO2所占的質(zhì)量百分比為彡90%。
[0011] 優(yōu)選地，所述脫硫石膏為燃煤電廠所得的工業(yè)副產(chǎn)品，其中CaSO4K占的質(zhì)量百分 比為>90%。其中，所述脫硫石膏的制備方法為：在燃煤電廠取得副產(chǎn)脫硫石膏，將副產(chǎn)脫 硫石膏在10(Tl20° C下熱處理1?3h，以烘干。
[0012] 本發(fā)明提供的大摻量高鈣粉煤灰水泥的制備方法是采用粉磨、無煅燒工藝制備， 具體步驟如下： 將適合比例的硅酸鹽水泥熟料和脫硫石膏首先在對輥球磨機(jī)中混合球磨1-3小時，控 制粒度300目篩余不大于10% ;然后加入一定比例的高鈣粉煤灰、硅灰、水玻璃、復(fù)合激發(fā)劑 再進(jìn)行混磨激發(fā)活化處理2小時制備大摻量高鈣粉煤灰水泥。
[0013] 本發(fā)明的積極效果是： 1、本發(fā)明提供一種大摻量高鈣粉煤灰水泥，提高粉煤灰利用率，可以減少硅酸鹽水泥 熟料的用量，同時利用工業(yè)副產(chǎn)脫硫石膏和硅灰為原料，又滿足工業(yè)廢渣的處理及循環(huán)利 用。
[0014] 2、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所制備的大摻量高鈣粉煤灰水泥不需要煅燒工藝，減 少了能耗，僅通過機(jī)械化學(xué)激發(fā)處理，就可以實(shí)現(xiàn)高鈣粉煤灰在水泥中的大摻量利用。其摻 加量（質(zhì)量比）為60%所得的粉煤灰水泥的28天抗壓強(qiáng)度仍能滿足42. 5強(qiáng)度等級標(biāo)準(zhǔn)。 采用本發(fā)明，不僅可以節(jié)約能耗、減少熟料用量，而且也降低了水泥成本，用本發(fā)明生產(chǎn)的 水泥，可廣泛用于建筑領(lǐng)域中。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的 理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0016] 本發(fā)明提供的一種高鈣粉煤灰水泥，含有如下質(zhì)量百分比的成分： 硅酸鹽水泥熟料3(Γ50% ; 高鈣粉煤灰4(Γ60% ; 脫硫石骨3. 1 3. 3% ; 硅灰4. 8?5. 0% ; 水玻璃I. (Tl. 1% ; 復(fù)合激發(fā)劑0. 7?1. 0% ; 其中，復(fù)合激發(fā)劑為三乙醇胺和硫酸鈉的混合物。
[0017] 本發(fā)明的高鈣粉煤灰水泥的制備方法，包括如下步驟： 1) 球磨：將硅酸鹽水泥熟料和脫硫石膏混合球磨，得混合物； 2) 機(jī)械化學(xué)激發(fā)處理：步驟1)得到的混合物與高鈣粉煤灰、硅灰、水玻璃和復(fù)合激發(fā) 劑再進(jìn)行混合球磨，獲得高鈣粉煤灰水泥。
[0018] 本發(fā)明高鈣粉煤灰水泥的各組分通過球磨即可進(jìn)行機(jī)械化學(xué)活化處理，消解粉煤 灰中的游離氧化鈣，從而解決游離氧化鈣引起的體積安定性問題。其中復(fù)合激發(fā)劑(三乙 醇胺和硫酸鈉的混合物）在球磨條件下能夠高效激發(fā)機(jī)械化學(xué)活化處理，而硅灰和水玻璃 更進(jìn)一步輔助促進(jìn)復(fù)合激發(fā)劑作用。由于這些外加劑和復(fù)合激發(fā)劑(脫硫石膏，硅灰，水玻 璃）的加入，使得本發(fā)明僅通過機(jī)械化學(xué)激發(fā)處理，就可以實(shí)現(xiàn)高鈣粉煤灰在水泥中的大摻 量利用，而不需要煅燒工藝，減少了能耗；并且由于硅灰顆粒細(xì)、活性高，能夠提高水泥的早 期強(qiáng)度。
[0019] 以下以實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明 本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的粉煤灰化學(xué)成分如表1所示，更高氧化鈣含量的粉煤灰同 樣適用于本發(fā)明的高鈣粉煤灰水泥，該高鈣粉煤灰的粒度400目篩余不大于10%。
[0020] 表1高I丐粉煤灰化學(xué)成分

【權(quán)利要求】
1. 一種高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，含有如下質(zhì)量百分比的成分： 硅酸鹽水泥熟料30?50% ; 高鈣粉煤灰40?60% ; 脫硫石骨3. 1 3. 3% ; 硅灰4. 8?5. 0% ; 水玻璃1. (Tl. 1% ; 復(fù)合激發(fā)劑0. 7?1. 0% ; 其中，所述復(fù)合激發(fā)劑為三乙醇胺和硫酸鈉的混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，所述復(fù)合激發(fā)劑中三乙醇胺 和硫酸鈉的質(zhì)量比為1:3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，所述高鈣粉煤灰中CaO所占的 質(zhì)量百分比彡15%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，所述高鈣粉煤灰的粒度400目 篩余不大于10%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，所述硅灰為冶煉工業(yè)副產(chǎn)尾 灰，其中Si02m占的質(zhì)量百分比為彡90%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，所述脫硫石膏為燃煤電廠所 得的工業(yè)副產(chǎn)品，其中CaS04所占的質(zhì)量百分比為彡90%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈣粉煤灰水泥，其特征在于，所述脫硫石膏的制備方法為： 在燃煤電廠取得副產(chǎn)脫硫石膏，將副產(chǎn)脫硫石膏在10(T120° C下熱處理l~3h，以烘干。
8. 權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的高鈣粉煤灰水泥的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 將硅酸鹽水泥熟料和脫硫石膏混合球磨，得混合物； 2) 步驟1)得到的混合物與高鈣粉煤灰、硅灰、水玻璃和復(fù)合激發(fā)劑再進(jìn)行混合球磨，獲 得高鈣粉煤灰水泥。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟1)球磨時間為1~3小時，所得混 合物的粒度300目篩余不大于10%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟2)粉磨時間為1~3小時。
【文檔編號】C04B7/26GK104402270SQ201410711210
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】易龍生, 霍成立, 李來順, 劉澤軍, 金晶, 鄭中華, 鄭峰, 王正中, 洪慧蘭 申請人:北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司