CN102649634B

CN102649634B - 一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料

Info

Publication number: CN102649634B
Application number: CN201210155560.5A
Authority: CN
Inventors: 陈德玉; 刘元正
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest Jiaotong University; Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: CN102649634A

Abstract

本发明公开了一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰10%～25%、水泥23%～35%、砂40%～55%、减水剂0.2%～0.8%、水9%～15%、膨胀剂0%～10%，消泡剂0%～1%。本发明以工业废物固硫灰为掺合料，利用其火山灰活性和膨胀性能，变废为宝，成本低廉，减少了环境污染，生产工艺简单，能耗低，产品性能良好，实用性强。

Description

一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料

技术领域

本发明属于含有固硫灰与硅酸盐水泥的砂浆，涉及一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料。适用于主要利用废弃物固硫灰制备的灌浆材料。

背景技术

循环流化床燃烧（Circulating fluidized bed combustion简称CFBC）技术是一种在燃烧过程中固硫的先进清洁燃煤技术，具有煤种适应性广、燃烧效率和固硫效率高、负荷调节性能好、固硫成本低等优点，能有效减少燃煤二氧化硫和NO_X的排放、减少空气污染、利于环境保护，现已得到大力的发展和推广。循环流化床(CFB)燃煤固硫灰是煤在采用循环流化床燃烧技术的流化床燃煤锅炉中燃烧时，含硫煤与脱硫剂在850℃～900℃温度下燃烧反应固硫后所得残渣，包括烟道收集的固硫灰和炉底排出的固硫渣。随着循环流化床锅炉大型化及其在发电技术方面的迅速发展，循环流化床灰渣的排放量也大幅度增加，目前每年排放的固硫灰渣已达约1.5亿吨左右（固硫灰的排放量明显大于固硫渣的排放量）。现有技术中，循环流化床(CFB)固硫灰渣的利用技术很少，大量的固硫灰处于简单堆放、任意排放的状态，既占用大量土地资源，污染大气、水体、土壤和生物环境，甚至还危害人体健康。如果不对这些固硫灰渣进行综合处理和利用，必将对环境造成第二次污染，也必将制约流化床燃煤固硫技术的推广应用。

传统的水泥和粘土类灌浆材料由于颗粒粒度大，可灌性低，难以满足各种地层类型的不同要求。传统的水玻璃类灌浆材料固结强度低，且生成的凝胶产物对环境有一定的污染。现有技术中，灌浆材料一般用于地基加固、抢修工程、修补等；现在使用的高分子化学浆材施工成本较高，在经济性及耐久性方面存在问题，使其难以大量使用，且都有一定程度的毒性，易污染环境并危及人的身体健康。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料；从而提供一种以工业废弃物固硫灰为主要原料，变废为宝，成本低廉，产品质量性能良好的灌浆材料。

本发明的内容是：一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰10%～25%、水泥23%～35%、砂40%～55%、减水剂0.2%～0.8%、水9%～15%、膨胀剂0%～10%，消泡剂0%～1%。

本发明的内容中：所述灌浆材料的组份和质量百分比组成可以包括：固硫灰10%～25%、水泥23%～35%、砂40%～55%、减水剂0.2%～0.8%、水9%～15%、膨胀剂0.5%～10%，消泡剂0%～1%。

本发明的内容中：所述灌浆材料的组份和质量百分比组成还可以包括：固硫灰10%～25%、水泥23%～35%、砂40%～55%、减水剂0.2%～0.8%、水9%～15%、膨胀剂0.5%～10%，消泡剂0.1%～1%。

本发明的内容中：所述的固硫灰可以是固硫灰、固硫渣、或固硫灰和固硫渣的混合物。

本发明的内容中：所述固硫灰的主要化学组成和质量百分比例可以为SiO₂25.82～43.66%、SO₃1.26～12.68%、CaO 2.85～21.35%、Al₂O₃11.84～28.62%、Fe₂O₃3.41～14.28%、K₂O 0.54～1.09%、TiO₂ 0.32～1.42%；也可以是现有技术中的其它固硫灰渣的质量百分比例组成。

本发明的内容中：所述砂的最大粒径小于2.5mm。

本发明的内容中：所述固硫灰的比表面积较好的为350～1000 m²/Kg。

本发明的内容中：所述减水剂可以是聚羧酸系高效减水剂或萘系高效减水剂；所述聚羧酸系高效减水剂中的含固量的质量百分比例较好的为20%～50%；所述萘系高效减水剂中的含固量的质量百分比例较好的为≥40%。

本发明的内容中：所述膨胀剂可以是硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、氧化钙类混凝土膨胀剂或铝粉等。

本发明的内容中：所述水泥较好的是P·O 42.5R普通硅酸盐水泥、P·O 52.5R普通硅酸盐水泥或其他复合水泥。

制备方法：按发明内容所述配比取各组份，经破碎，混合搅拌均匀，即制得产物——固硫灰灌浆材料。产品符合GB/T 50448 – 2008的要求。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

（1）采用本发明，以工业废弃物固硫灰为主要原料，变废为宝，成本低廉，经济效益高，与同类产品比较，更具市场竞争力，同时，减少了环境污染，为固硫灰的利用开辟了一条新的途径；

（2）采用本发明，由于固硫灰是在800～900℃下煅烧生成的，活性比较高，具有潜在的水硬性，水泥浆体具有的碱性可激发其强度，即水泥的使用量减少；

（3）采用本发明，可利用固硫灰含硫高，能生成大量的水化硫铝酸钙化合物，本身就具有很好的膨胀性能，固硫灰自身膨胀就可能达到要求的膨胀要求，即可达到少用甚至不用膨胀剂就能满足灌浆材料要求的膨胀效果；

（4）本发明产品质量性能好，具有低碱、无氟等特点，达到灌浆材料标准GB/T 50448 – 2008的要求，具有良好的可灌性、稳定性；

（5）本发明采用超细固硫灰，拌合物具有粘度高，可灌性好，即使在压力灌浆的情况下，不会出现离析和泌水现象，施工性能高；

（6）本发明固硫灰灌浆材料能解决环保问题、耐久性问题，适应不同环境变化，且超细固硫灰具有可灌性好、无污染、固结体强度较高、凝结时间易于控制、价格便宜和施工方便等综合性能指标高及成本较低的特点，是一种绿色新型灌浆材料；本发明产品制备工艺简单，工序简便，容易操作，实用性强；利于发展循环经济，有效利用工业废渣，为固硫灰提供一个新的利用途径，为循环流化床燃煤技术的推广拓宽道路。

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：

一种固硫灰灌浆材料，其组成和质量百分比例为：固硫灰掺量18%、水泥27%、砂45、减水剂掺量0.4%、水9.6%。

制备方法：按所述配比取各组分，经破碎，混合搅拌均匀，即制得产物——固硫灰灌浆材料。产品符合GB/T 50448 – 2008的要求。

实施例2：

一种固硫灰灌浆材料，其组成和质量百分比例为：固硫灰掺量18%，水泥27，砂45、减水剂掺量0.5%，消泡剂掺量0.5%、水9%。

制备方法同实施例1，产物——固硫灰灌浆材料，3.5%>1h竖向膨胀>0.1%；28d强度>60MPa。产品符合GB/T 50448 – 2008的要求。

实施例3—9：

一种固硫灰灌浆材料，其组成和质量百分比例见下表：

实施例3—9的制备方法同实施例1或2，略。

实施例10：

一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰10%、水泥35%、砂44.8%、减水剂0.2%、水10%。

制备方法：按所述配比取各组分，经破碎粉磨、混合搅拌均匀，即制得产物——固硫灰灌浆材料。产物符合GB/T 50448 – 2008的要求。

实施例11：

一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰25%、水泥23%、砂40.2%、减水剂0.8%、水11%。

制备方法等同实施例10，省略。

实施例12：

一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰17%、水泥29%、砂40.4%、减水剂0.6%、水13%。

制备方法等同实施例10，省略。

实施例13：

一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰20%、水泥25%、砂40.5%、减水剂0.2%、水12%、膨胀剂2%，消泡剂0.3%。

制备方法等同实施例10，省略。

实施例14—9：

一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：该灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰10%～25%、水泥23%～35%、砂40%～55%、减水剂0.2%～0.8%、水9%～15%、膨胀剂0%～10%，消泡剂0%～1%；各实施例中各原料的具体质量百分比用量见下表：

Figure 2012101555605100002DEST_PATH_IMAGE004

制备方法等同实施例10，省略。

上述实施例中：所述的固硫灰可以是固硫灰、固硫渣、或固硫灰和固硫渣的混合物。

上述实施例中：所述固硫灰的主要化学组成和质量百分比例可以为SiO₂25.82～43.66%、SO₃1.26～12.68%、CaO 2.85～21.35%、Al₂O₃11.84～28.62%、Fe₂O₃3.41～14.28%、K₂O 0.54～1.09%、TiO₂ 0.32～1.42%；也可以是现有技术中的其它固硫灰渣的质量百分比例组成。

上述实施例中：所述砂的最大粒径小于2.5mm。

上述实施例中：所述固硫灰的比表面积为350～1000 m²/Kg。

上述实施例中：所述减水剂可以是聚羧酸系高效减水剂、萘系高效减水剂；所述聚羧酸系高效减水剂中的含固量（即固体物含量）的质量百分比例较好的为20%～50%；所述萘系高效减水剂中的含固量的质量百分比例为较好的≥40%。

上述实施例中：所述膨胀剂可以是硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、氧化钙类混凝土膨胀剂或铝粉等。

上述实施例中：所述水泥是P·O 42.5R普通硅酸盐水泥、P·O 52.5R普通硅酸盐水泥或其他复合水泥；

上述实施例中：所述粉磨设备可以采用无锡建仪仪器机械有限公司生产的SM-500型粉磨机，所述破碎设备可以采用 PE60×100型鄂式破碎机；可以是：固硫灰渣粉磨至比表面积为350～1000 m²/Kg。

本发明内容和上述实施例制得的固硫灰灌浆材料，使用时可在压力作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中；用于地基加固、抢修工程、修补等。

上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。

上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为质量（重量）百分比例；所述质量（重量）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

1.一种含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述灌浆材料的组份和质量百分比组成包括：固硫灰10%～25%、水泥23%～35%、砂40%～55%、减水剂0.2%～0.8%、水9%～15%、膨胀剂0.5%～10%，消泡剂0.1%～1%。

2.按权利要求1所述含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述固硫灰的主要化学组成和质量百分比例为SiO₂25.82～43.66%、SO₃1.26～12.68%、CaO 2.85～21.35%、Al₂O₃11.84～28.62%、Fe₂O₃3.41～14.28%、K₂O 0.54～1.09%、TiO₂ 0.32～1.42%。

3.按权利要求1所述含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述砂的最大粒径小于2.5mm。

4.按权利要求1所述含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述固硫灰的比表面积为350～1000 m²/Kg。

5.按权利要求1所述含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述减水剂是聚羧酸系高效减水剂或萘系高效减水剂；所述聚羧酸系高效减水剂中的含固量的质量百分比例为20%～50%，所述萘系高效减水剂中的含固量的质量百分比例为≥40%。

6.按权利要求1所述含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述膨胀剂是硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、氧化钙类混凝土膨胀剂或铝粉。

7.按权利要求1所述含有循环流化床燃煤固硫灰的灌浆材料，其特征是：所述水泥是P·O 42.5R普通硅酸盐水泥或P·O 52.5R普通硅酸盐水泥。