CN109553318A - 清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用生物质及工业废渣制备的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其组分按重量份计为：粉煤灰75份，废电石渣20～30份，除尘灰15份，三乙醇胺0.04份，Na2SiO31.5份，NaCO31.9份。该技术以粉煤灰为主原料，避开了对污染大、耗能高的水泥与矿渣的依赖，同时解决了传统技术中，粉煤灰水化只发生在微粒表面、水化快慢十分不协调的问题，克服了地聚材技术高温养护，硅酸钠用量成本高等缺陷。该技术突出了清洁化利用率高、经济的特点，只需把几种废渣按比例和少量外加剂混合即可，工艺简单无排放，符合可持续环保要求。具备早强，产品市场广需求大，效益明显，利于快速转化，可广泛使用于筑路，矿山回填，砌筑制砖。

Description

清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料。
背景技术
水泥在给人类带来文明的前提下，也因它耗能高污染大，与时代发展形成很不友好的局面。随着生态环保国策的强力推进，如何能科学、高效清洁化，把粉煤灰转化成建筑胶凝材，将是一个功在当下，利在千秋的大事。
粉煤灰作为水泥矿渣复合材料，已是多年来国内外材料学科关注研究的热点。完全脱离水泥矿渣以及成本昂贵的树脂，能在清洁化经济的情况下，把粉煤灰转化成建筑凝胶材技术，目前国内外还没有。此外，传统技术中，粉煤灰水化只发生在微粒表面，水化快慢十分不协调的问题，以及地聚材技术高温养护，硅酸钠用量成本高等缺陷。
因此，以清洁化方式完全脱离水泥矿渣以及树脂，研究粉煤灰建筑凝胶材料，可以将粉煤灰转化成资源的清洁化、高效经济化变为可能。也为改变近大半个世纪，人们探索高效、经济的开发粉煤灰清洁化应用技术研究，找到了一个崭新有效的方向。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术存在的缺点，提供了一种利用粉煤灰、废电石渣及除尘灰制备的具有清洁化、高利用率等优点的经济型粉煤灰胶凝材料，以解决传统技术中，粉煤灰的使用依赖于水泥矿渣及成本昂贵的树脂，以及粉煤灰水化只发生在微粒表面、水化快慢十分不协调的问题，克服地聚材技术高温养护，硅酸钠用量成本高等缺陷。
为此，本发明提供了一种利用生物质及工业废渣制备的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其组分按重量份计为：粉煤灰70～80份，废电石渣20～30份，除尘灰12～18份，三乙醇胺0.03～0.05份，Na2SiO31.3～1.6份，NaCO31.8～2.0份。
优选的，其组分按重量份计为：粉煤灰75份，废电石渣25份，除尘灰15份，三乙醇胺0.04份，Na2SiO31.5份，NaCO31.9份。
优选的，所述废电石渣中Ca(OH)2含量大于90％。
优选的，所述除尘灰中SiO2含量大于90％。
优选的，使用时的灰水比为1.8。
本发明的机理：钙是形成水化胶凝最主要的物质，粉煤灰普遍缺钙。为完善粉煤灰的水化活性，首先必须补充充足的钙。而废电石渣富含氢氧化钙，是一种廉价的钙源物质。粉煤灰补钙大多需要加温，才能完成理想的水化效果。本发明中，利用富含SiO2的除尘灰，搭建粉煤灰与氢氧化钙体系，是一种早期水化强度建立的关键调节物质，使体系能在常温下水化。同时利用少量Na2SiO3作为促进成核的“晶种”物质，NaCO3作为助剂促进晶柱形成，Na2SiO3使粉煤灰氢氧化钙硅灰体系深层次快速水化的关键物质，它与NaCO3复合，会快速促进钙离子的扩散速率，促进粉煤灰火山灰活性快速形成，提高体系水化程度，使体系能在较早时产生胶凝，并促进中后期强度不断增长。三乙醇胺具有分散效果及加强效果，三乙醇胺的加入，使以上水化效果更完美。
本发明的成本效益分析：按本发明的配比计算成本，一级粉煤灰20元/吨，折合吨百分比为650公斤*0.02元/公斤＝13元。废电石渣20元/吨，折合吨百分比为210公斤*0.02元/公斤＝4.20元。除尘灰折合吨百分比为120公斤*0.08元/公斤＝9.6元。硅酸钠工业级2.6元/公斤*13公斤＝33.80元。碳酸钠工业级1.80元/公斤*17公斤＝30.60元。三乙醇胺10元/公斤*0.4公斤＝4元。共计95.20元/吨。
其中，除尘灰的成本是超细矿粉的三分之一，而水化活性除尘灰远高于超细矿粉。
本发明的有益效果：该技术以粉煤灰为主原料，避开了对污染大、耗能高的水泥与矿渣的依赖，同时解决了传统技术中，粉煤灰水化只发生在微粒表面、水化快慢十分不协调的问题，克服了地聚材技术高温养护，硅酸钠用量成本高等缺陷。该技术突出了清洁化利用率高(废渣利用率可达90％以上)、经济的特点，只需把几种废渣按比例和少量外加剂混合即可，工艺简单无排放，符合可持续环保要求。具备早强，产品市场广需求大，效益明显，利于快速转化，可广泛使用于筑路，矿山回填，砌筑制砖。
具体实施方式
针对本发明的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料的具体实施例如下：
实施例1：
原料按重量份计为：粉煤灰70份，废电石渣20份，除尘灰12份，三乙醇胺0.03份，Na2SiO31.3份，NaCO31.8份。
实施例2：
原料按重量份计为：粉煤灰75份，废电石渣25份，除尘灰15份，三乙醇胺0.04份，Na2SiO31.5份，NaCO31.9份。
实施例3：
原料按重量份计为：粉煤灰80份，废电石渣30份，除尘灰18份，三乙醇胺0.05份，Na2SiO31.6份，NaCO32.0份。
原料选择：粉煤灰取自宁东电厂，废电石渣取自宁东英利特(Ca(OH)2含量大于90％)，除尘灰取自联华冶炼厂(SiO2含量大于90％)，硅酸钠市售，三乙醇胺市售，碳酸钠市售。
实验条件：把几种废渣按比例和少量外加剂混合并加水搅拌，灰水比为1.8；试块模具为7厘米*7厘米*7厘米。
养护条件：22℃室温保湿自然养护；试块为净浆无骨料浆体。
实验分析：
1.灰钙比确定
经实验，当钙(Ca(OH)2含量大于90％的废电石渣)等于30％时，3天抗压值最大；当钙含量小于20％时，3天抗压值开始减弱。所以选择灰钙比为75:25。
2.除尘灰的添加量
在灰钙比75:25体系中，经实验除尘灰(SiO2含量大于90％)含量大于或小于15％时，3天抗压都趋于减弱。所以除尘灰适宜放15％。
3.三乙醇胺的添加量
三乙醇胺对该体系早期强度贡献很明显，在此得到验证。经实验在该体系中放三乙醇胺0.04％与不放三乙醇胺3天抗压相差3KN。
4.硅酸钠与碳酸钠的添加量
在灰钙比为75:25，除尘灰15％，三乙醇胺0.04％体系中，经实验，硅酸钠添加量在6％～7％达到抗压最大值。而硅酸钠添加量在1.5％时，3天抗压值最接近6％硅酸钠3天抗压值。以经济角度考虑，选择硅酸钠添加量为1.5％。碳酸钠在该体系中含量大于1.9％时，3天抗压增长不大。小于1.9％添加量时，3天抗压趋于减弱。所以硅酸钠添加量选择为1.9％。
抗压性能测量结果：组分按重量份计为粉煤灰75份，废电石渣25份，除尘灰15份，三乙醇胺0.04份，Na2SiO31.5份，NaCO31.9份的配比下，对低钙粉煤灰(浅灰色)3天抗压33.60KN，7天抗压50.20KN；对高钙灰(淡黄色)3天抗压45.20KN，7天抗压61.00KN。
上述对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。

Claims (5)

1.一种清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其特征在于，其组分按重量份计为：粉煤灰70～80份，废电石渣20～30份，除尘灰12～18份，三乙醇胺0.03～0.05份，Na2SiO31.3～1.6份，NaCO3 1.8～2.0份。
2.根据权利要求1所述的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其特征在于，其组分按重量份计为：粉煤灰75份，废电石渣25份，除尘灰15份，三乙醇胺0.04份，Na2SiO3 1.5份，NaCO3 1.9份。
3.根据权利要求1所述的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述废电石渣中Ca(OH)2含量大于90％。
4.根据权利要求1所述的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述除尘灰中SiO2含量大于90％。
5.根据权利要求1所述的清洁化、高利用率经济型粉煤灰胶凝材料，其特征在于，使用时的灰水比为1.8。
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