CN112094073A - 用于粉煤灰的氨固化剂及其固氨方法 - Google Patents

用于粉煤灰的氨固化剂及其固氨方法 Download PDF

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李端乐
禚玉群
翁麒宇
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Abstract

本发明公开了一种用于粉煤灰的氨固化剂及其固氨方法，各组分及其质量百分比为：分散剂5‑10％，络合剂50‑70％，消泡剂0‑5％，水15‑45％。其固氨使用方法为：将分散剂、络合剂、消泡剂和水混合均匀，掺入量为粉煤灰总质量的0.1％‑1％。该氨固化剂不仅能固化粉煤灰中的氨，而且易制备，价格便宜，易保存和运输。

Description

用于粉煤灰的氨固化剂及其固氨方法
技术领域
本发明涉及工业废弃物资源化综合利用领域，具体而言，涉及一种用于粉煤灰的氨固化剂及固氨方法。
背景技术
随着国家对环境保护重视和环境政策的执行力度加强,氮氧化物排放已成为国家的重点监控的目标之一。因此，全国各地的燃煤电厂纷纷加入了脱硝工艺，降低排放气体中的氮氧化物，主要工艺为选择性催化还原脱硝(SCR)。但在SCR脱硝过程中会有部分氨逃逸,以及烟气中少量SO2被氧化成SO3,烟气中的氨与SO3反应生成硫酸铵、硫酸氢铵等铵盐，铵盐及氨气固化到粉煤灰中。粉煤灰在混凝土中应用时，吸附到粉煤灰孔隙中的氨气，以及粉煤灰中固化的铵盐与水泥水化产生的OH-发生反应生成的氨气，伴随混凝土制备及其工程应用过程缓慢释放,散发出刺鼻的气味,对施工人员和建筑物使用人员的健康产生巨大的威胁；并且引起混凝土质量的破坏，容易致使混凝土出现砂眼，影响美观，甚至影响建筑结构的安全。
目前大多数针对粉煤灰降氨的专利，如公开号CN103344594A，公开号CN107300601A，公开号CN103712981A等，都是对氨含量进行检测，从而区分是否能用于水泥混凝土中，而没有解决如何降低氨释放量，无法减少氨释放造成的危害。另外，专利CN104230197提出了一种混凝土的氨稳定剂，但是该专利中理论基础是错误的，银离子和锌离子并不能与铵根离子发生络合反应，而是与一水合氨中的氨气发生络合，因为铵根离子并没有孤电子对；而且三乙醇胺不仅价格昂贵，且其分散效果并不理想。
本申请的发明者们经过研究，找到了对现有技术的问题进行有效改善的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：CN103344594A
专利文献2：CN107300601A
专利文献3：CN103712981A
专利文献4：CN104230197
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种新的用于粉煤灰的氨固化剂及其固氨方法。
为实现上述目的，本发明提供一种用于粉煤灰的氨固化剂，其特征在于：所述固化剂的组分包含分散剂、络合剂、消泡剂和水，且上述各组分的质量百分比分别如下：
所述分散剂为 5-10％，
所述络合剂为 50-70％
所述消泡剂为 0-5％
所述水为 15-45％。
本发明涉及的用于粉煤灰的氨固化剂中，上述的分散剂为甘油，纯度为≥90％。
本发明涉及的用于粉煤灰的氨固化剂中，上述的络合剂为硝酸铜，纯度为≥99％。
本发明涉及的用于粉煤灰的氨固化剂中，上述的消泡剂为聚二甲基硅氧烷，纯度为≥99％。
本发明还提供一种上述氨固化剂的固氨方法，其特征在于：将上述的氨固化剂掺入上述粉煤灰中，其掺入量为粉煤灰总质量的0.1％-1％。
发明效果
根据本发明制备的用于粉煤灰的氨固化剂和固氨方法，以硝酸铜为络合剂，聚二甲基硅氧烷为消泡剂，不仅能固化粉煤灰中的氨，有效解决粉煤灰中氨固化问题，而且该固化剂易制备，价格便宜，易保存和运输。
具体实施方式
下面结合实例，对本发明做进一步详细的说明。
本申请的发明者们发现，甘油在水中能较好的携带铜离子分散在水中，相同数量的铜离子能结合更多一水合氨，生成物能稳定存在于碱性环境中，具体参考下述式(1)，同时部分氨气释放形成的气泡会被聚二甲基硅氧烷消除，不会影响混凝土或者砂浆的强度和美观。
Cu2++4NH3·H2O＝[Cu(NH3)4]2++4H2O (1)
因此，本发明者有效利用上述特点，根据铜离子络合氨的理论基础，提出一种新的用于粉煤灰的氨固化剂及其使用方法。
具体而言，本发明制作的用于粉煤灰的氨固化剂，其组分包含：分散剂、络合剂、消泡剂、以及水。其中，采用甘油作为分散剂，且甘油的纯度为≥90％。，使用硝酸铜作为络合剂，纯度为≥99％，使用聚二甲基硅氧烷为消泡剂，纯度为≥99％。各组分在固化剂中所占的质量百分比如下：
分散剂：5-10％，
络合剂：50-70％，
消泡剂：0-5％，
水：15-45％
在实际固氨的情况下，将上述分散剂、络合剂、消泡剂和水按照上述比例混合均匀，制成氨固化剂并掺入粉煤灰中，其中氨固化剂的掺入量占总质量的0.1％-1％。
为了进一步验证本发明的用于粉煤灰的氨固化剂的固氨效果，本发明采用不同的参数，进行了无数次实验，证明本发明的固化剂不仅能固化粉煤灰中的氨，而且非常容易制备，价格便宜，易保存和运输。
作为代表性的实施例，在上述配比范围内，例举数个以不同比例混合各个组分制作的用于粉煤灰的氨固化剂，将其以不同的掺量掺入粉煤灰中，并测试其掺入前后的氨释放量，各实验值如下表所述。
成分 例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7 例8
分散剂 5％ 6％ 7％ 8％ 9％ 10％ 10％ 5％
络合剂 50％ 55％ 60％ 65％ 50％ 70％ 70％ 50％
消泡剂 5％ 4％ 3％ 2％ 1％ 0％ 5％ 0％
水 40％ 35％ 30％ 30％ 40％ 20％ 15％ 45％
掺量 0.1％ 0.3％ 0.4％ 0.6％ 0.8％ 1.0％ 0.5％ 1.0％
添加前氨释放量％ 2％ 2％ 2％ 2％ 2％ 2％ 2％ 2％
添加后氨释放量％ 0.15％ 0.10％ 0.08％ 0.05％ 0.08％ 0.02％ 0.01％ 0.18％
表1
实施例1中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为5％，络合剂的比例为50％，消泡剂的比例为5％，水的比例为40％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以0.1％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.15％，氨释放量被大大降低了。
实施例2中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为6％，络合剂的比例为55％，消泡剂的比例为4％，水的比例为35％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以0.3％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.10％，氨释放量被进一步大大降低了。
实施例3中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为7％，络合剂的比例为60％，消泡剂的比例为3％，水的比例为30％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以0.4％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.08％，氨释放量被进一步大大降低了。
实施例4中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为8％，络合剂的比例为65％，消泡剂的比例为2％，水的比例为30％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以0.6％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.05％，氨释放量被进一步大大降低了。
实施例5中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为9％，络合剂的比例为50％，消泡剂的比例为1％，水的比例为40％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以0.8％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.08％，氨释放量被进一步大大降低了。
实施例6中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为10％，络合剂的比例为70％，消泡剂的比例为0％，水的比例为20％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以1.0％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.02％，氨释放量被进一步大大降低了。
实施例7中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为10％，络合剂的比例为70％，消泡剂的比例为5％，水的比例为15％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以0.5％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.01％，氨释放量被进一步大大降低了。
实施例8中，所制作的固化剂中，分散剂所占的比例为5％，络合剂的比例为50％，消泡剂的比例为0％，水的比例为45％，在准备将所制作的固化剂掺入粉煤灰时，测量该粉煤灰在固化剂掺入前的氨释放量为2％，在以1.0％的掺入量将本实施例的固化剂掺入该粉煤灰之后，再次测量，发现该粉煤灰的氨释放量已降低为0.18％，氨释放量仍然有所降低了。
由上述实施例可知，采用本发明制得的氨固化剂，根据本发明的氨固化方法，可大大降低粉煤灰中的氨释放量。
工业上的可利用性
由以上实施例可知，采用本发明的氨固化剂以及其氨固化方法，不仅能固化粉煤灰中的氨，而且非常容易制备，价格便宜，易保存和运输，能够在工业废弃物资源化综合利用领域广泛应用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于粉煤灰的氨固化剂，其特征在于：
所述固化剂的组分包含分散剂、络合剂、消泡剂和水，且上述各组分的质量百分比分别如下：
所述分散剂为5-10％，
所述络合剂为50-70％
所述消泡剂为0-5％
所述水为15-45％。
2.根据权利要求书1所述的用于粉煤灰的氨固化剂，其特征在于：所述分散剂为甘油，纯度为≥90％。
3.根据权利要求书1或2所述的用于粉煤灰的氨固化剂，其特征在于：所述络合剂为硝酸铜，纯度为≥99％。
4.根据权利要求书1或2中任一项所述的用于粉煤灰的氨固化剂，其特征在于：所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，纯度为≥99％。
5.根据权利要求书3所述的用于粉煤灰的氨固化剂，其特征在于：所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，纯度为≥99％。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的氨固化剂的固氨方法，其特征在于：将所述氨固化剂掺入所述粉煤灰中，其掺入量为所述粉煤灰总质量的0.1％-1％。
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