CN102617074A

CN102617074A - 一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法

Info

Publication number: CN102617074A
Application number: CN2012100725948A
Authority: CN
Inventors: 严云; 陈雪梅; 胡志华; 夏艳晴
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest Jiaotong University; Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2012-08-01

Abstract

一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是包括：原料预处理：将固硫灰、生石灰粉磨；配料：按固硫灰60～95质量份、水泥0～15质量份、生石灰0～20质量份、水15～65质量份、减水剂0.1～0.6质量份的质量配比取各组分原料；将水加入搅拌机内，再依次加入固硫灰、水泥、生石灰，最后加入减水剂，搅拌，制得料浆；加入轻骨料混合：再将15～50质量份的轻骨料加入到搅拌机内，搅拌混合1～5min，即制得循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土。本发明制得的混凝土具有轻质高强、导热系数小、保温隔热性能好等特点；有利于实现资源再利用，降低固硫灰堆放对环境的污染、保护环境。

Description

一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料，涉及一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法。特别适用于利用循环流化床锅炉烟道排放废弃物——固硫灰制备一种可用作挡土墙、生产复合墙板或修建运动场、田径跑道的轻质混凝土。

背景技术

循环流化床(简称CFB)燃烧技术是一项近二十年来迅速发展起来的新一代高效、低污染清洁燃煤技术，具有低成本、高效脱硫和低NO_X排放等优点，正受到越来越多电厂的青睐。但是，循环流化床锅炉属于中温燃烧，燃烧过程加入了大量的脱硫剂，导致其产生的飞灰较普通煤粉炉粉煤灰有很大差异，难以用常规方式进行利用，如果处理不妥将会造成对水源、土壤、海及大气的二次污染,随着飞灰排放量越来越大,其飞灰的综合应用问题已迫在眉睫。循环流化床飞灰是从烟道排出的固体废弃粉尘，它是在850℃～950℃燃烧时生成的，该温度范围属于粘土矿物产生活性的中温区域，所以固硫灰含有一定量活性SiO₂、Al₂O₃,，具有较高火山灰活性；同时，固硫灰中含有较高的f-CaO和Ⅱ-CaSO₄，组成CaO-Al2O₃-SO₃系统，具有自硬性。

目前，固硫灰的综合利用体现在以下几个方面：①作建材资源：作水泥混合材；作混凝土掺合料；制作建筑砌块或作为砖瓦材料使用；②填埋矿井；③铺路、筑坝；④作聚合物的填充料；⑤用于土壤改良或生产化肥。现有技术中，固硫灰的利用报道不多，中国专利申请公开号CN101913790A公开了一种含循环流化床燃煤固硫灰渣的混凝土膨胀剂的方法，该方法利用固硫灰自身膨胀性制备膨胀性。固硫灰有别于普通灰渣，固硫灰中的Ⅱ-CaSO₄和f-CaO在浆体水化后期引起的体积膨胀造成固硫灰作为胶凝材料或掺合料时会严重影响工程安定性。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，制备的混凝土容重轻，强度高，保温隔热性能优异。

本发明的内容是：一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是包括下列步骤：

a、原料预处理：将固硫灰粉磨、使固硫灰细度d₅₀≤14μm，将生石灰粉磨、过80μm方孔筛、使生石灰细度为80μm标准筛筛余量≤10%，将水泥过80μm方孔筛、去除其中的硬块硬粒；

b、配料：按固硫灰60～95质量份、水泥0～15质量份、生石灰0～20质量份、水15～65质量份、减水剂0.1～0.6质量份的质量配比取各组分原料；

c、原料混合：将水加入搅拌机内，再依次加入固硫灰、水泥、生石灰，最后加入减水剂，搅拌，制得料浆；

d、加入轻骨料混合：再将15～50质量份的轻骨料加入到搅拌机内，搅拌混合1～5min，即制得循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土；

所述轻骨料是膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、空心玻璃球、漂珠、聚苯泡沫颗粒、以及水性泡沫中的一种或两种以上的混合物。所制得的循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土可根据施工需要浇注成型。

本发明的内容中：步骤b配料替换为：按固硫灰60～95质量份、水泥4～15质量份、生石灰3～20质量份、水15～65质量份、减水剂0.1～0.6质量份的质量配比取各组分原料。

本发明的内容中：步骤a中所述固硫灰的主要化学成分和质量百分比含量为：SiO₂ 25%～43%，Al₂O₃ 11%～23%，Fe₂O₃ 3%～14%，CaO 6%～22%，SO₃ 6%～14%，f-CaO 1～6%；比表面积为200～600 m²/kg 。

本发明的内容中：步骤a中所述水泥为42.5R的普通硅酸盐水泥或市售的通用水泥。

本发明的内容中：步骤b中所述减水剂可以是聚羧酸系、萘系、三聚氰胺系、以及氨基磺酸盐减水剂中的一种，所述减水剂中的固含量（即固体物的质量百分比含量）为25%～50%。

本发明的内容中：所述生石灰中的氧化钙含量为75%～90%，80μm标准筛筛余量≤10%。

本发明的内容中：所述水性泡沫为市售一般发泡剂（松香皂发泡剂、合成类发泡剂或蛋白活性物型发泡剂）发泡制得，发泡剂与水的质量配比较好的为1～2:30；即：步骤d中所述水性泡沫，较好的是按发泡剂（松香皂发泡剂、合成类发泡剂或蛋白活性物型发泡剂）：水为1～2:30的质量比混合后机械发泡，再加入到搅拌机内的料浆中；

本发明的内容中：所述膨胀珍珠岩（由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、筛分至一定粒度，再经预热、瞬间高温焙烧、冷却后制成的一种白色或者浅色的优质绝热材料，生产厂家有河北永清县珍珠岩保温材料公司、信阳市平桥区辉煌保温材料厂等）的最大粒径为3mm，筒压强度0.10～0.35MPa。

本发明的内容中：所述聚苯颗粒（主要成分为聚苯乙烯，是一种常见保温材料）为密闭聚苯颗粒，堆积密度：8～12kg/m3，粒度2～5mm。

本发明的内容中：步骤d中所述搅拌混合1～5min，是将加入轻骨料后混合物料搅拌至一定体积，具体的搅拌时间、由施工需要的混凝土的容重即单位体积混凝土的质量决定；容重即干料的总量比上搅拌体积。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

（1）本发明制备的轻质混凝土材料来自于燃煤电厂废灰——固硫灰，满足了国家节能减排要求，变废为宝，成本低廉；

（2）采用本发明，单掺或复掺水性泡沫、膨胀珍珠岩、聚苯泡沫颗粒，不仅解决了固硫灰的后期膨胀问题，还可以调节混凝土容重，做到了轻质高强；

（3）本发明采用生石灰、42.5R硅酸盐水泥单掺或复掺激发固硫灰活性，同时对Ⅱ-CaSO₂起到促溶作用，使得固硫灰浆体中早期产物钙矾石增多，不仅提高浆体的强度，而且使得浆体膨胀率有所降低；

（4）采用本发明，利用固硫灰的多孔性空间消除固硫灰的膨胀，制备的轻质混凝土可生产泡沫混凝土砌块、轻质墙板或用于补偿地基、修建运动场和田径跑道、管线回填、屋面边坡等，性能优良，具有良好的运用前景；

（5）本发明是以固硫灰为主要原材料，不添加或添加少量的水泥或加入化学激发剂而成；具有轻质高强、导热系数小、保温隔热性能好等特点；采用本发明有利于实现资源再利用，降低固硫灰堆放对环境的污染、保护环境；本发明可制得容重为200～1000Kg/m³、抗压强度为0.4～12ＭＰａ的混凝土；

（6）本发明产品制备工艺简单，容易操作，实用性强。

具体实施方式

下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1：

一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，包括下列步骤：

分别称取水泥、石灰、固硫灰、减水剂、水各158g 、72g、490g、2.88g、288g，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入水泥、石灰、固硫灰，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的减水剂。与此同时称取60g水，3g发泡剂，使两者混合发泡至2L。当搅拌4min后取下搅拌锅，边加泡沫边搅拌，直到搅拌后的料浆体积为1.2L，停止加泡沫，继续搅拌至浆面看不到漂浮的泡沫，即入模浇注。

按GB/T 11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T 11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为614kg/m³的混凝土强度为3.9MPa。

实施例2：

分别称取水泥、石灰、固硫灰、减水剂、水各187g 、86g、446g、2.88g、432g，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入水泥、石灰、固硫灰，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的减水剂。与此同时称取60g水，3g发泡剂，使两者混合发泡至2L。当搅拌4min后取下搅拌锅，边加泡沫边搅拌，直到搅拌后的料浆体积为1.2L，停止加泡沫，继续搅拌至浆面看不到漂浮的泡沫，即入模浇注。

按GB/T 11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T 11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为435kg/m³的混凝土强度为1.8MPa。

实施例3：

分别称取水泥、石灰、固硫灰、减水剂、水各187g 、86g、446g、2.88g、432g，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入水泥、石灰、固硫灰，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的减水剂。与此同时称取60g水，3g发泡剂，使两者混合发泡至2L。当搅拌4min后取下搅拌锅，边加泡沫边搅拌，直到搅拌后的料浆体积为0.9L，停止加泡沫，继续搅拌至浆面看不到漂浮的泡沫，即入模浇注。

按GB/T 11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T 11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为778kg/m³的混凝土强度为9.9MPa。

实施例4：

分别称取水泥、固硫灰、减水剂、水各230g 、490g、2.88g、252g，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入水泥、固硫灰，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的减水剂。与此同时称取60g水，3g发泡剂，使两者混合发泡至2L。当搅拌4min后取下搅拌锅，加入12g预先润湿的膨胀珍珠岩，再边加泡沫边搅拌，直到搅拌后的料浆体积为1.1L，停止加泡沫，继续搅拌至浆面看不到漂浮的泡沫，即入模浇注。

按GB/T 11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T 11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为656kg/m³的混凝土强度为4.7MPa。

实施例5：

分别称取水泥、固硫灰、减水剂、水各385g 、435g、2.88g、324g，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入水泥、固硫灰，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的减水剂。当搅拌4min后取下搅拌锅，加入232g预先润湿的膨胀珍珠岩，搅拌混合均匀，即入模浇注。

按GB/T 11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T 11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1076kg/m³的混凝土强度为7.0MPa。

实施例6：

分别称取水泥、固硫灰、减水剂、水各230g 、490g、2.88g、252g，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入水泥、固硫灰，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的减水剂。当搅拌4min后取下搅拌锅，加入预先泡水甩干的聚苯颗粒，搅拌混合均匀，即入模浇注。

按GB/T 11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T 11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为962kg/m³的混凝土强度为11.1MPa。

以上实施例中所用固硫灰的主要化学成分为：SiO₂37%，Al₂O₃14%，Fe₂O₃12%，CaO19%，SO₃14%，f-CaO4%，固硫灰细度d₅₀=14μm，生石灰的有效氧化钙含量为84.2%， 80μm标准筛筛余量10%，聚羧酸减水剂固含量为40%。

实施例7：

b、配料：按固硫灰75质量份、水泥7质量份、生石灰10质量份、水40质量份、减水剂0.3质量份的质量配比取各组分原料；

d、加入轻骨料混合：再将32质量份的轻骨料加入到搅拌机内，搅拌混合3min，即制得循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土；

所述轻骨料是膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、空心玻璃球、漂珠、聚苯泡沫颗粒、以及水性泡沫中的一种或两种以上的混合物；所制得的循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土可根据施工需要浇注成型。

实施例8：

b、配料：按固硫灰60质量份、水15质量份、减水剂0.1质量份的质量配比取各组分原料；

d、加入轻骨料混合：再将15质量份的轻骨料加入到搅拌机内，搅拌混合1min，即制得循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土；

实施例9：

b、配料：按固硫灰95质量份、水65质量份、减水剂0.6质量份的质量配比取各组分原料；

d、加入轻骨料混合：再将50质量份的轻骨料加入到搅拌机内，搅拌混合1～5min，即制得循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土；

实施例10—16：

所述轻骨料是膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、空心玻璃球、漂珠、聚苯泡沫颗粒、以及水性泡沫中的一种或两种以上的混合物；所制得的循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土可根据施工需要浇注成型；

各实施例中各原料组分的具体质量份用量见下表1：

表1：

Figure 2012100725948100002DEST_PATH_IMAGE001

实施例17：

步骤b配料替换为：按固硫灰70质量份、水泥9质量份、生石灰11质量份、水40质量份、减水剂0.4质量份的质量配比取各组分原料。

其它同实施例7—16中任一，省略。

实施例18：

步骤b配料替换为：按固硫灰60质量份、水泥4质量份、生石灰3质量份、水15质量份、减水剂0.1质量份的质量配比取各组分原料。

其它同实施例7—16中任一，省略。

实施例19：

步骤b配料替换为：按固硫灰95质量份、水泥15质量份、生石灰20质量份、水65质量份、减水剂0.6质量份的质量配比取各组分原料。

其它同实施例7—16中任一，省略。

实施例20：

步骤b配料替换为：按固硫灰60～95质量份、水泥4～15质量份、生石灰3～20质量份、水15～65质量份、减水剂0.1～0.6质量份的质量配比取各组分原料。

其它同实施例7—16中任一，省略。

各实施例中各原料组分的具体质量份用量见下表2：

表2：

Figure 2012100725948100002DEST_PATH_IMAGE003

上述实施例7—27中：步骤a中所述固硫灰的主要化学成分和质量百分比含量为：SiO₂ 25%～43%，Al₂O₃ 11%～23%，Fe₂O₃ 3%～14%，CaO 6%～22%，SO₃ 6%～14%，f-CaO 1～6%；比表面积为200～600 m²/kg 。

上述实施例7—27中：步骤a中所述水泥可以为42.5R的普通硅酸盐水泥或市售的通用水泥。

上述实施例7—27中：步骤b中所述减水剂可以是聚羧酸系、萘系、三聚氰胺系、以及氨基磺酸盐减水剂中的一种，所述减水剂中的固含量（即固体物的质量百分比含量）为25%～50%。

上述实施例7—27中：所述生石灰中的氧化钙含量可以为75%～90%，80μm标准筛筛余量≤10%。

上述实施例7—27中：所述水性泡沫可以为市售一般发泡剂（松香皂发泡剂、合成类发泡剂或蛋白活性物型发泡剂）发泡制得，发泡剂与水的质量配比较好的为1～2:30；即：步骤d中所述水性泡沫，较好的是按发泡剂（松香皂发泡剂、合成类发泡剂或蛋白活性物型发泡剂）：水为1～2:30的质量比混合后得到的混合物，再加入到搅拌机内的料浆中；

上述实施例7—27中：所述膨胀珍珠岩（由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、筛分至一定粒度，再经预热、瞬间高温焙烧、冷却后制成的一种白色或者浅色的优质绝热材料，生产厂家有河北永清县珍珠岩保温材料公司、信阳市平桥区辉煌保温材料厂等）的最大粒径为3mm，筒压强度0.10～0.35MPa。

上述实施例7—27中：所述聚苯颗粒（主要成分为聚苯乙烯，是一种常见保温材料）为密闭聚苯颗粒，堆积密度：8～12kg/m3，粒度2～5mm。

上述实施例7—27中：步骤d中所述搅拌混合1～5min，是将加入轻骨料后混合物料搅拌至一定体积，具体的搅拌时间、由施工需要的混凝土的容重即单位体积混凝土的质量决定；容重即干料的总量比上搅拌体积。

本发明内容及上述实施例中的所述原料均为现有市售原料。

上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为重量（质量）百分比例；所述重量（质量）份可以均是克或千克。

上述实施例中：各步骤中的工艺参数和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。

本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。

本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims

1. 一种循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是包括下列步骤：

所述轻骨料是膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、空心玻璃球、漂珠、聚苯泡沫颗粒、以及水性泡沫中的一种或两种以上的混合物。

2.按权利要求1所述循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是：步骤b配料替换为：按固硫灰60～95质量份、水泥4～15质量份、生石灰3～20质量份、水15～65质量份、减水剂0.1～0.6质量份的质量配比取各组分原料。

3.按权利要求1或2所述循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是：步骤a中所述固硫灰的主要化学成分和质量百分比含量为：SiO₂ 25%～43%，Al₂O₃ 11%～23%，Fe₂O₃ 3%～14%，CaO 6%～22%，SO₃ 6%～14%，f-CaO 1～6%；比表面积为200～600 m²/kg 。

4.按权利要求1或2所述循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是：步骤a中所述水泥为42.5R的普通硅酸盐水泥或市售的通用水泥。

5.按权利要求1或2所述循环流化床燃煤固硫灰轻质混凝土的制备方法，其特征是：步骤b中所述减水剂是聚羧酸系、萘系、三聚氰胺系、以及氨基磺酸盐减水剂中的一种，所述减水剂中的固含量为25%～50%。