CN101870563A - 一种粉煤灰组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种粉煤灰组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种粉煤灰组合物及其制备方法和应用。通过对经过分选后所剩下的分选后粗灰进行超细粉磨并同时化学改性，将经过这样处理的原来不可用的部分变为可用的精细化粉煤灰并与分选Ⅰ级灰均匀混合，实现粉煤灰原灰百分之百资源化利用。经过这种方法处理过的粉煤灰可以被高掺量地用于商品混凝土、干粉砂浆、复合墙体材料、配制水泥等，是实现固体工业废渣资源化、减量化利用有效而且可靠的技术手段和生产方法。

Description

一种粉煤灰组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种粉煤灰组合物及其制备方法和应用。
背景技术
粉煤灰是燃煤电厂排放的一种固体工业废渣。尤其是在华北、西北等煤电能源生产集中的地区，已经成为巨大的环境负担：污染空气和水源、占用农田。因此，大量利用消化粉煤灰是煤电企业和地方政府所面临的课题和追求的目标。
从电厂除尘系统收集下来的混合粉煤灰被称为粉煤灰原灰(也有被称为混合灰、统灰、飞灰[fly ash])，用空气动力学原理分选出一部分具有优越物理及化学性能的分选灰被称为分选Ⅰ级灰。约占原灰总量的25-30％，分选Ⅰ级粉煤灰的国家标准是：[GB1596-91]0.045方孔筛余小于12％，烧失量小于5％，经过分选后所剩下的部分被称为分选后粗灰，如果不经过处理，几乎没有化学活性，属工业废渣，只能粗放利用或加水调湿后填埋处理。
发明内容
本发明的目的在于对经过分选后所剩下的分选后粗灰进行超细粉磨并同时化学改性，将经过这样处理的原来不可用的部分变为可用的精细化粉煤灰并与分选Ⅰ级灰均匀混合，实现粉煤灰原灰百分之百资源化利用。
一种粉煤灰组合物，由分选Ⅰ级灰和精细化粉煤灰组成，其是通过如下步骤制得：
1)将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到分选Ⅰ级灰和分选后粗灰；
2)将步骤1得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到超细粉煤灰，该超细粉煤灰的比表面积等于或大于600m2/Kg；
3)往步骤2得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为5-15重量份，该外加剂包括95-99wt％的活性石灰和1-5wt％的添加剂，该添加剂由无机盐类、有机盐类和有机化工原料组成，无机盐类、有机盐类和有机化工原料的重量配比为65-70∶27-34∶1-3，得到精细化粉煤灰；
4)将步骤3得到的精细化粉煤灰与步骤1得到的分选Ⅰ级灰混合。
进一步地，步骤2中使用振动磨对分选后粗灰进行超细粉磨。
进一步地，步骤3中外加剂由99wt％的活性石灰和1wt％的添加剂组成。
进一步地，无机盐类可为CaCl2、Na2SO4、KAl(SO4)2。
进一步地，有机盐类为有机酸钙盐，如甲酸钙、乙酸钙。
进一步地，有机化工原料为三乙醇胺或季戊四醇。
进一步地，步骤4中精细化粉煤灰与分选Ⅰ级灰的混合使用电子计算机DCS系统控制的计量加料系统，使得混合均匀且稳定，有利于该混合物性质的稳定。
其中，步骤1中得到的分选Ⅰ级灰一般占25-30wt％；上述超细粉煤灰的外观为多棱球形或亚圆球形；上述活性石灰是指分解率为90-98％，分解温度900-1050℃的煅烧活性石灰。
本发明的目的还在于提供上述粉煤灰组合物的制备方法，
一种粉煤灰组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到分选Ⅰ级灰和分选后粗灰；
2)将步骤1得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到超细粉煤灰，该超细粉煤灰的比表面积等于或大于600m2/Kg；
3)往步骤2得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为5-15重量份，该外加剂包括95-99wt％的活性石灰和1-5wt％的添加剂，该添加剂由无机盐类、有机盐类和有机化工原料组成，无机盐类、有机盐类和有机化工原料的重量配比为65-70∶27-34∶1-3，得到精细化粉煤灰；
4)将步骤3得到的精细化粉煤灰与步骤1得到的分选Ⅰ级灰混合。
本发明的目的还在于提供一种混凝土组合物，其中包括20-50wt％的上述粉煤灰组合物。
本发明的目的还在于提供一种干粉砂浆组合物，其中包括20-50wt％的上述粉煤灰组合物。
本发明的目的还在于提供一种复合墙体材料，其中包括65wt％以上的上述粉煤灰组合物。
本发明的目的还在于提供一种高掺量粉煤灰水泥，其中包括40wt％以上的上述粉煤灰组合物。
本发明的粉煤灰组合物克服了硅酸盐复合粉煤灰水泥早期强度低、凝结时间长的不足，并且最大地发挥了粉煤灰在水泥、混凝土及干粉砂浆等建筑材料中的优越性能。
附图说明
附图1为本发明的粉煤灰组合物的制备流程图。
具体实施方式
实施例1
将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到30wt％的分选Ⅰ级灰和70wt％的分选后粗灰；使用振动磨对得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到比表面积为750m2/Kg、外观为多棱球形的超细粉煤灰；往得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为7重量份，该外加剂由99wt％的活性石灰和1wt％的添加剂组成，该活性石灰的分解率为90％，分解温度930℃，该添加剂由硫酸钠Na2SO4、乙酸钙和三乙醇胺组成，Na2SO4、乙酸钙和三乙醇胺的重量配比为66∶31∶3，得到精细化粉煤灰，将该精细化粉煤灰与上述分选Ⅰ级灰混合，该混合工艺使用电子计算机DCS系统控制的计量加料系统，使得混合均匀且稳定，得到粉煤灰组合物。
实施例2
将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到28wt％的分选Ⅰ级灰和72wt％的分选后粗灰；使用振动磨对得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到比表面积为650m2/Kg、外观为亚圆球形的超细粉煤灰；往得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为10重量份，该外加剂由98wt％的活性石灰和2wt％的添加剂组成，该活性石灰的分解率为95％，分解温度1000℃，该添加剂由KAl(SO4)2、甲酸钙和季戊四醇组成，KAl(SO4)2、甲酸钙和季戊四醇的重量配比为68∶30∶2，得到精细化粉煤灰，将该精细化粉煤灰与上述分选Ⅰ级灰混合，该混合工艺使用电子计算机DCS系统控制的计量加料系统，使得混合均匀且稳定，得到粉煤灰组合物。
实施例3
将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到25wt％的分选Ⅰ级灰和75wt％的分选后粗灰；使用振动磨对得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到比表面积为800m2/Kg、外观为多棱球形的超细粉煤灰；往得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为15重量份，该外加剂由97wt％的活性石灰和3wt％的添加剂组成，该活性石灰的分解率为98％，分解温度1050℃，该添加剂由CaCl2、乙酸钙和季戊四醇组成，CaCl2、乙酸钙和季戊四醇的重量配比为70∶29∶1，得到精细化粉煤灰，将该精细化粉煤灰与上述分选Ⅰ级灰混合，该混合工艺使用电子计算机DCS系统控制的计量加料系统，使得混合均匀且稳定，得到粉煤灰组合物。
实施例4
将实施例1得到的粉煤灰组合物用于混凝土中，该粉煤灰组合物的用量为45wt％，等量替代水泥后，除强度增长曲线变得更加平稳、强度增进极值延后到6天外，原混凝土的组分配方无改变，其中包括混凝土的外加剂掺量及用水量均无变化。
实施例5
将实施例2得到的粉煤灰组合物用于混凝土中，该粉煤灰组合物的用量为36wt％。等量替代水泥后，除强度增长曲线变得更加平稳、强度增进极大值延后到5天外，原混凝土的组分配方无改变，其中包括混凝土的外加剂掺量及用水量均无变化。
实施例6
将实施例3得到的粉煤灰组合物用于混凝土中，该粉煤灰组合物的用量为28wt％。等量替代水泥后，除强度增长曲线变得更加平稳、强度增进极大值延后到4天外，原混凝土的组分配方无改变，其中包括混凝土的外加剂掺量及用水量均无变化。
实施例7
将实施例1得到的粉煤灰组合物用于干粉砂浆中，该粉煤灰组合物的用量为45wt％。添加本粉煤灰组合物后，干粉砂浆具有较好的和易性、保水性，施工方便，抗压强度大于0.6MPa，热阻系数大于600，导热系数为0.15W/m.K。松散密度不超过280kg/m3。
实施例8
将实施例2得到的粉煤灰组合物用于干粉砂浆中，该粉煤灰组合物的用量为36wt％。添加本粉煤灰组合物后，干粉砂浆具有较好的和易性、保水性，施工方便，抗压强度大于0.6MPa，热阻系数大于600，导热系数为0.14W/m.K。松散密度不超过290kg/m3。
实施例9
将实施例3得到的粉煤灰组合物用于干粉砂浆中，该粉煤灰组合物的用量为28wt％。添加本粉煤灰组合物后，干粉砂浆具有较好的和易性、保水性，施工方便，抗压强度大于0.6MPa，热阻系数大于600，导热系数为0.13W/m.K。松散密度不超过300kg/m3。
实施例10
将实施例1得到的粉煤灰组合物用于复合墙体材料中，该粉煤灰组合物的用量为75wt％。添加本粉煤灰组合物后，复合墙体材料的轻集料效应明显。密度≤1200kg/m3，螺钉拨出力：≥75N/mm，耐火极限≥2小时，抗冻性-20℃，25次无开裂，抗折强度7.5MPa。可钻、锯、刨、截不开裂。
实施例11
将实施例2得到的粉煤灰组合物用于复合墙体材料中，该粉煤灰组合物的用量为70wt％。添加本粉煤灰组合物后，复合墙体材料的轻集料效应明显。密度≤1300kg/m3，螺钉拨出力：≥70N/mm，耐火极限≥2小时，抗冻性-20℃，30次无开裂，抗折强度6.5MPa。可钻、锯、刨、截不开裂。
实施例12
将实施例3得到的粉煤灰组合物用于复合墙体材料中，该粉煤灰组合物的用量为65wt％。添加本粉煤灰组合物后，复合墙体材料的轻集料效应更明显。密度≤1400kg/m3，螺钉拨出力：≥65N/mm，耐火极限≥2小时，抗冻性-20℃，32次无开裂，抗折强度6.0MPa。可钻、锯、刨、截不开裂。
实施例13
将实施例1得到的粉煤灰组合物用于粉煤灰水泥中，该粉煤灰组合物的用量为60wt％。强度增进率最高点在6天。3天水泥的水化热明显降低，7天水化热≤2000j/kg。标准稠度用水量降低3％。
实施例14
将实施例2得到的粉煤灰组合物用于粉煤灰水泥中，该粉煤灰组合物的用量为50wt％。强度增进率最高点在5天。3天水泥的水化热明显降低，7天水化热≤2100j/kg。标准稠度用水量降低2％。
实施例15
将实施例3得到的粉煤灰组合物用于粉煤灰水泥中，该粉煤灰组合物的用量为40wt％。强度增进率最高点在4天。3水泥的水化热明显降低，7天水化热≤2200j/kg。标准稠度用水量降低1％。

Claims (10)

1.一种粉煤灰组合物，其特征在于，由分选Ⅰ级灰和精细化粉煤灰组成，其是通过如下步骤制得：
1)将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到分选Ⅰ级灰和分选后粗灰；
2)将步骤1得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到超细粉煤灰，该超细粉煤灰的比表面积等于或大于600m2/Kg；
3)往步骤2得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为5-15重量份，该外加剂包括95-99wt％的活性石灰和1-5wt％的添加剂，该添加剂由无机盐类、有机盐类和有机化工原料组成，无机盐类、有机盐类和有机化工原料的重量配比为65-70∶27-34∶1-3，得到精细化粉煤灰；
4)将步骤3得到的精细化粉煤灰与步骤1得到的分选Ⅰ级灰混合。
2.如权利要求1所述的粉煤灰组合物，其特征在于，步骤2中使用振动磨对分选后粗灰进行超细粉磨。
3.如权利要求1或2所述的粉煤灰组合物，其特征在于，无机盐类为CaCl2、Na2SO4或KAl(SO4)2。
4.如权利要求1-3任一项所述的粉煤灰组合物，其特征在于，有机盐类为有机酸钙盐
5.如权利要求1-4任一项所述的粉煤灰组合物，其特征在于，有机化工原料为三乙醇胺或季戊四醇。
6.如权利要求1-5所述的粉煤灰组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将从电厂除尘系统收集下来的粉煤灰原灰进行分选，得到分选Ⅰ级灰和分选后粗灰；
2)将步骤1得到的分选后粗灰进行超细粉磨，得到超细粉煤灰，该超细粉煤灰的比表面积等于或大于600m2/Kg；
3)往步骤2得到的超细粉煤灰中加入外加剂进行改性，相对于每100重量份的超细粉煤灰，该外加剂的掺量为5-15重量份，该外加剂包括95-99wt％的活性石灰和1-5wt％的添加剂，该添加剂由无机盐类、有机盐类和有机化工原料组成，无机盐类、有机盐类和有机化工原料的重量配比为65-70∶27-34∶1-3，得到精细化粉煤灰；
4)将步骤3得到的精细化粉煤灰与步骤1得到的分选Ⅰ级灰混合。
7.一种混凝土组合物，其特征在于，包括20-50wt％的如权利要求1-5所述的粉煤灰组合物。
8.一种干粉砂浆组合物，其特征在于，包括20-50wt％的如权利要求1-5所述的粉煤灰组合物。
9.一种复合墙体材料，其特征在于，包括65wt％以上的如权利要求1-5所述的粉煤灰组合物。
10.一种高掺量粉煤灰水泥，其特征在于，包括40wt％以上的如权利要求1-5所述的粉煤灰组合物。
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