CN1030217A - 从粉煤灰提氧化铝同时生成β-C2S胶凝材料法 - Google Patents

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Abstract

一种从粉煤灰中提取氧化铝同时生成活性 β-C2S胶凝材料的方法，其特点是以粉煤灰为原料， 与石灰混合，蒸养、低温煅烧，再用纯碱溶液提出氧化 铝，同时生成β-C2S胶凝材料。本发明可节省基建 投资，不需脱硅工序，工艺简单，节约能源，产品成本 低。本发明除可用粉煤灰做原料外，还可用炉渣、粘 土、风化或燃烧过的煤矸石、铝矾土等含铝矿物为原 料。

Description

本发明属于粉煤灰再利用领域。
我国的粉煤灰排量与日俱增，目前每年已超过3500万吨，为了保护环境，造福人民，综合利用粉煤灰是当务之急。从粉煤灰提取氧化铝，国外报导较多，主要工艺为烧结法和氧化法。波兰采用石灰石烧结法，从粉煤灰中提取氧化铝，残渣生产普通硅酸盐水泥，烧结温度为1300℃，熟料采用自粉化法，以解决熟料粉磨及溶出率问题，但如生成硅铝酸钠，则需增设脱硅工艺。美国依阿华州立大学化学工程系及AMES实验室经过数年努力，于1984年发表了石灰烧结法生产氧化铝，残渣生产水泥的报告，其方法仍为高温烧结，并需脱硅工艺，但氧化铝的回收率从50%提高到80%。1980年安徽电力局委托冶金研究所，采用石灰石烧结法对安徽田家发电厂粉煤灰进行了试验，烧结温度为1380℃，氧化铝溶出率为77～90%，仍需脱硅工艺。综上所述，国内外的已知方法的问题在于：制取氧化铝的温度高;难于粉磨，溶出率低，又均需脱硅。
本发明的目的是提供一种用石灰低温烧结，取消脱硅工序，从粉煤灰中提取氧化铝的方法。此种方法采用常压、蒸养、低温、脱结晶水工艺，使石灰与粉煤灰充分反应，硅、铝全部化合，溶出率和回收率高，不需脱硅，纯度高的氧化铝，同时残渣经低温煅烧脱水，可生成粒经小，用途广并能直接使用的β-C2S胶凝材料。
本文中所用的化学分子式代号为：
C-Cao    S-Sio2    A-AL203    H-H2O
如：C12A7＝12Cao，7AL203
C3AH6＝3Cao，AL203，6H2O
从粉煤灰中提取氧化铝的熟料制取工艺：
1，工艺流程：以粉煤灰为原料，与石灰、活性掺料混合加水成型，进行常压蒸汽养护，使石灰和原料中的铝、硅充分反应，生成C3AH/6和C2SH/2的物料，经低温煅烧脱水（包括结晶水）和低温液相反应后成含有C12A7、CA和β-C2S的熟料，再用纯碱溶液提取氧化铝，其残渣烘干后为活性的β-C2S胶凝材料。
2，成份配比：粉煤灰与石灰的配比按照其化学成分中C（氧化钙）S（硅）、A（铝）的总和重量比计算：
C/A＝0.9～1.0    C/S＝1.6～1.8
3，蒸养：为常压蒸汽养护100℃，低温煅烧：烧成温度为700℃～900℃，蒸养与煅烧时间视块体的大小，密实度的高低，化学反应程度而定，要求是：全部反应化合、蒸养时间为6～12小时，控制煅烧时间为1～4小时。活性掺料的作用主要是提高反应率，一种是加快结晶的掺料，用量为2～5%，即硅铝酸盐碎块，一种是电解质掺料，用量为0.2～1.5%，如Na2Co3，Naoh，Na2so4，Nacl等电解质。
本发明在化学反应上改变了传统的高温烧结固相反应为常压蒸养的液相反应，生成C3AH6和C2SH2。经试验，对炉渣、粘土、风化或燃烧过的煤矸石、铝矾土等都可适用。
4，本发明到达指标：
a，溶出率：85～92%
b，产品纯度：其杂质含量sio2小于0.03%，Fe2o3小于0.03%，符合国家标准一级品的质量要求。
c，蒸养时，石灰的配比，以不生成CSH（B）和蒸养后少存在f-Cao为原则，以确保β-C2S胶凝材料的纯度。
d，低温煅烧后CA中的AL203占总铝量的35～40%，C12A7中的AL203占总铝量的60～65%，残渣中的AL203含量为1～1.5%。
e，经溶出后低温脱水煅烧的-C2S胶凝材料颗粒细小，在6微米以下，白度高，容重轻（为0.55），矿物为绒球状无定型晶体，能提高水泥的早期强度和后期强度，而高温下生成的β-C2S晶体具有双轴板状结构，早期强度低，难水化，比重大。
本发明具有以下优点：
1.氧化铝溶出率较高，为85～92%，
2.窑炉不需耐火窑衬，能耗低，
3.熟料中，低温型的β-C2S活性高，可快速释放出高活性的游离钙，在溶出的同时，起到脱硅作用，再加上低浓度溶出工艺，因此不需另设脱硅工序，
4.本发明生产的β-C2S胶凝材料，可大幅度提高水泥28天的抗折、抗压强度，提高值达100～200kg/cm2之多，并可提高水泥混凝土的抗渗、抗冻性能。
5.提取的氧化铝细度细，白度高，达到一级品标准。

Claims (6)

1、一种从粉煤灰中提取氧化铝同时生成活性β-C2S胶凝材料的方法，其特征是以粉煤灰为原料，与石灰混合加水成型，进行常压蒸汽养护，使石灰和原料中的铝、硅充分反应，生成C3AH6和C2SH2的物料，经低温煅烧脱水(包括结晶水)和低温液相反应后成含有C12A7、CA和β-C2S的熟料，再用纯碱溶液提取氧化铝，其残渣烘干后为活性的β-C2S胶凝材料。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是原料中的氧化铝，二氧化硅与石灰的配合比为：
C/A＝0.9～1.0  C/S＝1.6～1.8
3、根据权利要求1所述的方法，其特征是原料的细度应小于5%。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征是蒸养时间为6～12小时，控制煅烧时间为1～4小时，低温煅烧脱水温度为700～900℃。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征是残渣在700～900℃烘干后为β-C2S占主要成分的活性胶凝材料。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征是除用粉煤灰提炼外，还可用炉渣、二次粘土、风化或燃烧过的煤矸石、铝矾土等含铝矿物为原料。
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