CN107721213B - 一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及粉煤灰在建筑业的回收利用技术领域，公开了一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，将粉煤灰进行处理，得到活化性高的基体，再与水泥熟料混合，活性发挥快的与活性发挥慢的混合材相复掺，使水泥早期强度与后期强度的降低幅度都得到控制，收缩大的混合材与有微膨胀作用的混合材相复掺，使水泥石体积稳定性增加，以粉煤灰细粉颗粒为核心，依次向外有序水化生长，稳定了水泥的强度，制备得到的水泥韧性非常好，抗折强度高，在湿润储存环境下，能够抵抗外界环境对水泥的抗折性能的干扰，具有快凝、早强、高强、高抗折、抗水、抗水热、抗腐蚀和抗碳化等优点。

Description

一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法
技术领域
本发明属于粉煤灰在建筑业的回收利用技术领域，具体涉及一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法。
背景技术
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的氧化物组成为：SiO2、Al2O3及少量的FeO、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2等。其中SiO2和Al2O3含量可占总含量的60%以上。粉煤灰是煤在锅炉里燃烧并通过分解、烧结、熔融和冷却后产生成的固体颗粒，粒径大约在0.OO1mm-0.1mm之间一般情况下粉煤灰是灰白色的粉末，但当它的含水量超过一定范围时，就会呈现出黑色粉煤灰分为两种状态：原状灰与加工灰。原状灰是没有经加工的粉煤灰，加工灰是采用一种特定的工艺对原状灰进行加工，是可以达到使用要求标准的粉煤灰。
粉煤灰的综合利用主要是把它作为一种可再重复利用的资源。近年来，由于城市的电力系统工程越来越多，2015年中国排放的粉煤灰量快达到2亿吨，并且每年呈急剧增长趋势。粉煤灰的处理是一项艰巨的工程，如果置之不管，它就会漂浮在大气中，污染空气环境，造成雾霆天气。若将粉煤灰直接排入河流中，易引起河流的堵塞。粉煤灰中含有的有毒化学物质会对地球上的生物造成伤害，当然也包括人类。所以粉煤灰的综合利用是一项浩荡并且复杂的工程，把粉煤灰的储存量控制在一个可控范围内是目前的当务之急。
目前，粉煤灰己经广泛地应用于建筑行业的铺路工程中，这从根本上提高了
粉煤灰的综合利用率，解决了矿产资源短缺的难题。粉煤灰也可以用来加工制造水泥、混凝土和砂浆等。而当前粉煤灰在水泥加工上的利用效果还仅仅局限在粉煤灰固有的性能上。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，制备得到的水泥具有快凝、早强、高强、高抗折、抗水、抗水热、抗腐蚀和抗碳化等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰经球磨机研磨，研磨后的粉末按照每10千克加入15-20升的水混合，在搅拌下加热至沸腾，使用盐酸调节PH值在6.8-7.0范围，降温至70-80℃后，混入复合激发剂，复合激发剂占粉煤灰的质量分数为3.0-4.0%；
（2）将混入复合激发剂搅拌后的混合物自然降温，冷却至浆体温度为28-30℃，继续搅拌，搅拌时间为30-40分钟，然后静置4-6小时，过滤得到沉降物，拌入水泥熟料，加入石膏，其中，混合粉煤灰掺杂量占水泥熟料的质量分数为30-32%，石膏掺杂量占水泥熟料的质量分数为4.5-5.5%。
作为对上述方案的进一步改进，所述粉煤灰研磨时间为40-60分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述复合激发剂按照质量百分比计含有以下成分：Na2SiO3占4-6%、CaCl2占8-10%、Na2SO4占20-25%、CaSO4占30-35%、剩余为CaO。
作为对上述方案的进一步改进，所述石膏中氧化钙含量在38-40%范围，氧化硅含量在2.8-3.0%范围。
作为对上述方案的进一步改进，所述水泥熟料中氧化铝含量控制在4.0-5.0%范围，氧化铁含量控制在6.0-6.5%范围、氧化镁含量控制在3.5-4.5%范围，氧化硅含量控制在18-20%范围，氧化钙含量控制在60-63%范围。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有粉煤灰在水泥加工上性能的局限性问题，本发明提供了一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，将粉煤灰进行处理，得到活化性高的基体，再与水泥熟料混合，活性发挥快的与活性发挥慢的混合材相复掺，使水泥早期强度与后期强度的降低幅度都得到控制，收缩大的混合材与有微膨胀作用的混合材相复掺，使水泥石体积稳定性增加，以粉煤灰细粉颗粒为核心，依次向外有序水化生长，稳定了水泥的强度，制备得到的水泥韧性非常好，抗折强度高，在湿润储存环境下，能够抵抗外界环境对水泥的抗折性能的干扰，具有快凝、早强、高强、高抗折、抗水、抗水热、抗腐蚀和抗碳化等优点，适用于配制高标号混凝土、先张预应力制品、石棉制品、道路、低温下施工的工程、早期强度要求较高的工程。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰经球磨机研磨，研磨后的粉末按照每10千克加入15升的水混合，在搅拌下加热至沸腾，使用盐酸调节PH值在6.8-7.0范围，降温至70℃后，混入复合激发剂，复合激发剂占粉煤灰的质量分数为3.0%；
（2）将混入复合激发剂搅拌后的混合物自然降温，冷却至浆体温度为28℃，继续搅拌，搅拌时间为30分钟，然后静置4小时，过滤得到沉降物，拌入水泥熟料，加入石膏，其中，混合粉煤灰掺杂量占水泥熟料的质量分数为30%，石膏掺杂量占水泥熟料的质量分数为4.5%。
作为对上述方案的进一步改进，所述粉煤灰研磨时间为40分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述复合激发剂按照质量百分比计含有以下成分：Na2SiO3占4%、CaCl2占8%、Na2SO4占20%、CaSO4占30%、剩余为CaO。
作为对上述方案的进一步改进，所述石膏中氧化钙含量在38-40%范围，氧化硅含量在2.8-3.0%范围。
作为对上述方案的进一步改进，所述水泥熟料中氧化铝含量控制在4.0-5.0%范围，氧化铁含量控制在6.0-6.5%范围、氧化镁含量控制在3.5-4.5%范围，氧化硅含量控制在18-20%范围，氧化钙含量控制在60-63%范围。
实施例2
一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰经球磨机研磨，研磨后的粉末按照每10千克加入18升的水混合，在搅拌下加热至沸腾，使用盐酸调节PH值在6.8-7.0范围，降温至75℃后，混入复合激发剂，复合激发剂占粉煤灰的质量分数为3.5%；
（2）将混入复合激发剂搅拌后的混合物自然降温，冷却至浆体温度为29℃，继续搅拌，搅拌时间为35分钟，然后静置5小时，过滤得到沉降物，拌入水泥熟料，加入石膏，其中，混合粉煤灰掺杂量占水泥熟料的质量分数为31%，石膏掺杂量占水泥熟料的质量分数为5.0%。
作为对上述方案的进一步改进，所述粉煤灰研磨时间为50分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述复合激发剂按照质量百分比计含有以下成分：Na2SiO3占5%、CaCl2占9%、Na2SO4占22%、CaSO4占32%、剩余为CaO。
作为对上述方案的进一步改进，所述石膏中氧化钙含量在38-40%范围，氧化硅含量在2.8-3.0%范围。
作为对上述方案的进一步改进，所述水泥熟料中氧化铝含量控制在4.0-5.0%范围，氧化铁含量控制在6.0-6.5%范围、氧化镁含量控制在3.5-4.5%范围，氧化硅含量控制在18-20%范围，氧化钙含量控制在60-63%范围。
实施例3
一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰经球磨机研磨，研磨后的粉末按照每10千克加入20升的水混合，在搅拌下加热至沸腾，使用盐酸调节PH值在6.8-7.0范围，降温至80℃后，混入复合激发剂，复合激发剂占粉煤灰的质量分数为4.0%；
（2）将混入复合激发剂搅拌后的混合物自然降温，冷却至浆体温度为30℃，继续搅拌，搅拌时间为40分钟，然后静置6小时，过滤得到沉降物，拌入水泥熟料，加入石膏，其中，混合粉煤灰掺杂量占水泥熟料的质量分数为32%，石膏掺杂量占水泥熟料的质量分数为5.5%。
作为对上述方案的进一步改进，所述粉煤灰研磨时间为60分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述复合激发剂按照质量百分比计含有以下成分：Na2SiO3占6%、CaCl2占10%、Na2SO4占25%、CaSO4占35%、剩余为CaO。
作为对上述方案的进一步改进，所述石膏中氧化钙含量在38-40%范围，氧化硅含量在2.8-3.0%范围。
作为对上述方案的进一步改进，所述水泥熟料中氧化铝含量控制在4.0-5.0%范围，氧化铁含量控制在6.0-6.5%范围、氧化镁含量控制在3.5-4.5%范围，氧化硅含量控制在18-20%范围，氧化钙含量控制在60-63%范围。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，省略对粉煤灰的加工过程，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，省略复合激发剂的添加，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，混合粉煤灰掺杂量占水泥熟料的质量分数为35%，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法加工制作掺入粉煤灰的水泥，同时以现有的将粉煤灰直接混入到水泥熟料中的方法作为对照，将各组制备得到的水泥产品进行比较，按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》采用DKZ-5000电动抗折试验机和WE-600B万能试验机测定水泥试块在凝结3d、7d、28d的抗折强度和抗压强度，
Figure DEST_PATH_IMAGE001

Claims (4)

1.一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将粉煤灰经球磨机研磨，研磨后的粉末按照每10千克加入15-20升的水混合，在搅拌下加热至沸腾，使用盐酸调节PH值在6.8-7.0范围，降温至70-80℃后，混入复合激发剂，复合激发剂占粉煤灰的质量分数为3.0-4.0%；
（2）将混入复合激发剂搅拌后的混合物自然降温，冷却至浆体温度为28-30℃，继续搅拌，搅拌时间为30-40分钟，然后静置4-6小时，过滤得到沉降物，拌入水泥熟料，加入石膏，其中，混合粉煤灰掺杂量占水泥熟料的质量分数为30-32%，石膏掺杂量占水泥熟料的质量分数为4.5-5.5%；
所述复合激发剂按照质量百分比计含有以下成分：Na2SiO3占4-6%、CaCl2占8-10%、Na2SO 4占20-25%、 CaSO4占30-35%、剩余为CaO。
2.如权利要求1所述一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，其特征在于，所述粉煤灰研磨时间为40-60分钟。
3.如权利要求1所述一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，其特征在于，所述石膏中氧化钙含量在38-40%范围，氧化硅含量在2.8-3.0%范围。
4.如权利要求1所述一种利用粉煤灰加工高性能水泥的方法，其特征在于，所述水泥熟料中氧化铝含量控制在4.0-5.0%范围，氧化铁含量控制在6.0-6.5%范围、氧化镁含量控制在3.5-4.5%范围，氧化硅含量控制在18-20%范围，氧化钙含量控制在60-63%范围。
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