CN1903771A - 水泥厂收尘器高细收尘灰作为混凝土掺合料的应用 - Google Patents

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CN1903771A CN 200610069764 CN200610069764A CN1903771A CN 1903771 A CN1903771 A CN 1903771A CN 200610069764 CN200610069764 CN 200610069764 CN 200610069764 A CN200610069764 A CN 200610069764A CN 1903771 A CN1903771 A CN 1903771A
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Abstract

水泥厂高细收尘灰的用途是作为混凝土掺合料或混凝土掺合料的组分，所述高细收尘灰指预分解窑窑尾高细收尘灰或/和生料磨高细收尘灰。将高细收尘灰掺加到混凝土中，可以提高混凝土中胶凝材料的密实度，减少混凝土中有害孔的数量，改善混凝土的孔隙结构，从而增加混凝土的强度，特别是增加早期强度；提高混凝土的耐久性，提高混凝土的抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性；改善混凝土的工作性，改善混凝土中胶凝材料与外加剂的相容性，增加混凝土坍落度，减少坍落度损失，改善由于掺入矿渣粉引起的泌水，降低混凝土的生产成本等。

Description

水泥厂收尘器高细收尘灰作为混凝土掺合料的应用
技术领域
本发明属于混凝土的生产方法，特别涉及水泥厂高细收尘灰的新应用，所述高细收尘灰指预分解窑窑尾高细收尘灰或/和生料磨高细收尘灰。
背景技术
水泥企业的主要生产工艺为：生料粉磨→熟料煅烧→水泥粉磨→成品水泥。在各工序的生产过程中皆会产生大量粉尘，因此水泥企业使用了大量的收尘设备，且以静电收尘器式和袋式收尘器为主。传统的工艺方法对收尘器产生的高细收尘灰的处理方法一般是，生料系统和预分解窑窑尾预热系统所产生的粉尘回生料库，窑头粉尘进熟料库，只有水泥粉尘才会直接进入最终产品。传统观点认为，生料和预分解窑窑尾的粉尘对最终产品的水泥是有害的，会降低水泥强度、破坏水泥性能，只有重新煅烧才是处理生料和预分解窑窑尾粉尘的适宜方法。自水泥企业因环保要求使用收尘设备以来，国内外一直如此。
我们经过观察分析、检测和试验发现：随着水泥生产工艺的大型化，现在日产2000吨以上的生产设备、收尘设备及工艺参数的改进，生料磨和预分解窑窑尾所产生并被收尘器收集下来的以碳酸钙为主要成分的粉尘已发生了很大变化，主要是其物理尺寸已达到：10μm以下颗粒约占70％以上，比面积已达到1000m2/kg以上，相当一部分的粉尘颗粒处于亚微米和纳米级之间。这种高细收尘灰可以用来补充混凝土的胶凝材料中微细颗粒数量的不足，明显提高混凝土性能，如果再对其进行传统方法的煅烧，会造成极大的浪费。
在混凝土的生产过程中加入部分高细掺合料可以提高混凝土的强度，特别是早期强度、改善混凝土的工作性能、提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的耐久性。但是，高细掺合料的价格较高，不易得到。以最常见的硅灰为例，其售价在4000-7000元/吨。本发明提供了一种来源广泛，价格低廉的混凝土高细掺合料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供水泥厂高细收尘灰的新用途，主要是在混凝土中的应用以及提供一种将高细收尘灰掺加到混凝土中的生产技术。
实现本发明所要解决技术问题的方案为：水泥厂高细收尘灰的用途是作为混凝土掺合料或混凝土掺合料的组分，所述高细收尘灰指预分解窑窑尾高细收尘灰或/和生料磨高细收尘灰。
高细收尘灰掺加在混凝土中，可以有三种方式，一是高细收尘灰作为混凝土的原料与其它混凝土原料直接混合制备混凝土(优选方式)；二是高细收尘灰先掺加到水泥中，水泥为混凝土原料。高细收尘灰掺加到水泥中可以有两种方式，一是直接掺加到成品水泥中；二是在成品水泥的制备阶段加入，在水泥熟料制备后与水泥熟料或水泥混合材料一起混合或粉磨得到含高细收尘灰的成品水泥。或者将高细收尘灰首先掺加到矿渣粉、粉煤灰及其它可以作为水泥混合材料的物料中，再将这种物料掺加到水泥中，制成含高细收尘灰的成品水泥。三是高细收尘灰掺加到矿渣粉、粉煤灰及其它可以用于混凝土掺合料的物料中(作为混凝土掺合料的组分)，作为混凝土原料，用于制造含有高细收尘灰的混凝土。高细收尘灰掺加在混凝土中的三种方式尽管形式不同，但实质是一样的，均使混凝土中含有一定数量的高细收尘灰。
混凝土的原料主要由水泥、砂、石子等原料混合而成，为了得到不同性能的混凝土，配方中可以加入功能性原料，如化学外加剂、掺合料等，本发明所述的高细收尘灰适应各种不同组成原料的混凝土，它不但作为水泥的增强组分，同时对改善混凝土的空隙率、和易性、耐久性和强度等具有一定作用。高细收尘灰的掺加量以混凝土中胶凝材料来计算，高细收尘灰占胶凝材料的质量百分比为0.1～20％，优选3～8％。所述胶凝材料是指水泥以及与水泥共同起到胶结作用的矿渣粉、粉煤灰、硅灰等，包括本发明所述的高细收尘灰。所述的水泥是指符合国家标准的各种成品水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等通用水泥(包括高性能的通用水泥)以及特种水泥等。
水泥生产工艺中的生料磨和预分解窑窑尾预热系统所产生并被收尘器收集下来的高细收尘灰的技术指标为：
     相关项目   指标
  化学成分(重量百分含量)   SO3/％≤   0.5
  Cl/％≤   0.1
  Na2Oeq/％≤   2.0
  F-CaO/％≤   2.0
  MgO/％≤   5.0
  CaO/％≥   40.0
  物理性能   比表面积/m2/kg≥   500
  45μm筛余/％≤   5.0
  水分/％≤   1.0
表中：Na2Oeq/％指的是氧化钠与氧化钾的百分含量。
通过大量的试验证明，将高细收尘灰掺加到混凝土中，可以提高混凝土中胶凝材料的密实度，减少混凝土中有害孔的数量，改善混凝土的孔隙结构，从而增加混凝土的强度，特别是增加早期强度；提高混凝土的耐久性，提高混凝土的抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性；改善混凝土的工作性，改善混凝土中胶凝材料与外加剂的相容性，增加混凝土坍落度，减少坍落度损失，改善由于掺入矿渣粉引起的泌水等。
在混凝土中掺加高细收尘灰，可以取得以下效果：
1、产生填充效应。水泥的RRSB粒度分布曲线的特征粒径一般为14-18μm，高细收尘灰的RRSB粒度分布曲线的特征粒径一般为7-10μm，为水泥颗粒粒径的0.50倍左右，含有大量10μm以下的颗粒可以填充混凝土胶凝材料较粗颗粒的孔隙，从而提高混凝土的密实度，提高混凝土的强度，特别是早期强度，提高混凝土的耐久性，提高混凝土的抗渗性，减少泌水。
2、产生形貌效应。高细收尘灰含有大量的细微颗粒，已有研究结果证明，细微颗粒具有较高圆形度，在混凝土砂浆中可以起到“滚珠作用”，增加混凝土的流动性，使混凝土具有更好的工作性。
3、晶核作用。高细收尘灰中含有的亚微米级颗粒在水泥的水化反应初期起到晶核作用，可以促进水泥的水化反应。
4、明显提高混凝土3天、7天强度；并且保证28天、90天强度具有良好发展。
5、改善混凝土掺入矿渣粉后出现的泌水现象。
6、改善混凝土的和易性。
7、改善水泥与高效减水剂的相容性，提高混凝土的工作性；碱、硫、氯含量都很低，对混凝土的耐久性无不良影响。
8、由于增加了混凝土的密实度，从而增加混凝土的耐久性。
9、对抗折强度的提高幅度比抗压强度更大，降低了水泥的脆性系数。
10、降低混凝土的生产成本。
附图说明
图1为高细收尘灰的粒度分布曲线；
具体实施方式
图1为收集水泥生产厂家的高细收尘灰的粒度分布曲线示意图，水泥生产工艺中的生料磨和预分解窑窑尾所产生并被收尘器收集下来的以碳酸钙为主要成分的粉尘，其物理尺寸已达到：10μm以下颗粒约占70％以上，比面积已达到1000m2/kg以上，相当一部分的粉尘颗粒处于亚微米和纳米级之间。
实施例1：
表1：
                   不同强度等级混凝土配比及试验结果
等级                                      混凝土配比(％) 坍落度mm       抗压强度(MPa)
水泥 砂 石子 水 粉煤灰 矿渣粉   复合掺合料 硅灰   高细收尘灰 碱水剂 水胶比 砂率 7天 28天
  C30   319   803   1021   170   64   43   0   8.09   0.40   0.44   214   27.4   42.7
  C30   298   803   1021   170   64   43   21   8.09   0.40   0.44   220   29.3   43.5
  C40   344   759   1047   165   46   69   0   9.18   0.36   0.42   208   35.3   49.6
  C40   321   759   1047   165   46   69   23   9.18   0.36   0.42   217   34.8   48.4
  C50   387   739   1020   165   52   77   0   11.35   0.32   0.42   216   45.1   62.3
  C50   361   739   1020   165   52   77   26   11.35   0.32   0.42   224   45.9   61.7
  C60   440   703   1013   165   57   72   30   30   13.66   0.26   0.41   198   52.6   74.7
  C60   410   703   1013   165   57   72   30   30   13.66   0.28   0.41   205   53.8   73.6
  C70   450   650   1060   155   100   15   50   30   27.96   0.25   0.38   216   63.8   87.9
  C70   420   650   1060   155   100   15   50   30   27.96   0.26   0.38   220   63.5   86.3
  C80   481   630   1050   160   115   15   50   31   29.60   0.24   0.38   218   67.2   91.3
  C80   419   630   1050   160   115   15   50   31   29.60   0.26   0.38   222   69.4   92.8
  C90   519   610   1040   165   120   15   50   39   31.23   0.23   0.37   206   70.3   106.7
  C90   441   610   1040   165   120   15   50   39   31.23   0.25   0.37   213   73.2   108.6
  C100   500   605   1025   160   125   15   50   41   32.35   0.22   0.37   210   72.6   115.9
  C100   460   605   1025   160   125   15   50   41   32.35   0.24   0.37   218   75.8   117.3
注：空格表示没有数据
实施例2：高细收尘灰不同掺入量在不同强度等级混凝土中的掺入试验。
表2：
                    不同掺入量在不同强度等级混凝土中的掺入试验结果
  等级 混凝土配比(kg/m3)   坍落度(mm)   抗压强度(MPa)
水泥 砂 石子 水 粉煤灰 矿渣粉   高细收尘灰 萘系减水剂   氨基磺酸盐碱水剂 聚羧酸减水剂 水胶比 砂率 7天 28天
  C30   240   812   1126   180   110   0   0   0   5.95   0   0.51   0.42   195   25.6   43.8
  C30   211   812   1126   180   80   0   59   0   5.95   0   0.51   0.42   215   27.2   41.3
  C40   350   804   1120   170   0   0   0   7.70   0   0   0.49   0.42   189   36.8   48.6
  C40   329   804   1120   170   0   0   21   7.70   0   0   0.49   0.42   196   41.9   50.4
  C60   450   728   1138   144   0   0   0   8.20   0   0   0.32   0.39   153   54.2   75.8
  C60   432   728   1138   144   0   0   18   8.20   0   0   0.32   0.39   156   56.6   76.3
  C70   450   710   1120   140   0   0   0   0   0   6.20   0.31   0.39   163   62.5   84.6
  C70   415   710   1120   140   30   0   5   0   0   6.20   0.31   0.39   182   63.2   85.4
表1和表2中的水泥指各种通用水泥或特种水泥。
表1中减水剂是混凝土通常用的组分，如萘系减水剂。
表1中的复合掺合料为市售用于混凝土的高细材料。
表1和表2中，水泥、粉煤灰、矿渣粉、复合掺合料、硅灰、高细收尘灰为胶凝材料。
表中的高细收尘灰可以是直接掺加在混凝土原料中，也可以是高细收尘灰先掺加到水泥中，或者将高细收尘灰先掺加到矿渣粉、粉煤灰中，再与其它原料混合，效果基本相同。
以下通过实验证明高细收尘灰掺加在水泥中，只对水泥性能产生的影响。
以高细收尘灰在水泥中的掺加量为4％(重量百分数)，进行各种水泥的性能试验。
表3
                                            各种水泥试验配比
样品编号 硅酸盐水泥P.I 硅酸盐水泥P.II 普硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 抗硫酸盐硅酸盐水泥 大坝硅酸盐水泥 低热硅酸盐水泥 中热硅酸盐水泥 低热微膨胀水泥 快硬硅酸盐水泥 道路硅酸盐水泥 白硅酸盐水泥 彩色硅酸盐水泥 高铝水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 高性能水泥 油井水泥 高细收尘灰
PI-0 100
PI-1 96 4
PII-0 100
PII-1 96 4
PO-0 100
PO-1 96 4
PS-0 100
PS-1 96 4
PP-0 100
PP-1 96 4
PF-0 100
PF-1 96 4
PC-0 100
PC-1 96 4
K-0 100
K-1 96 4
DA-0 100
DA-1 96 4
DR-0 100
DR-1 96 4
ZR-0 100
ZR-1 96 4
DRP-0 100
DRP-1 96 4
KY-0 100
KY-1 96 4
DL-0 100
DL-1 96 4
B-0 100
B-1 ％ 4
C-0 100
  C-1   96  4
  GL-0  100
  GL-1  96  4
  LL-0  100
  LL-1  96  4
  TL-0  100
  TL-1  96  4
  GXN-0   100
  GXN-1   96  4
  YJ-0  100
  YJ-0  96  4
注：空格表示没有数据
表4
                                   各种水泥试验结果
样品编号   标准稠度(％)   凝结时间(min) 安定性(mm) 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa)
  初凝时间   终凝时间 1天 3天 7天 28天 1天 3天 7天 28天
  PI-0   27.0   147   206   合格   6.0   7.7   8.9   31.5   43.7   61.5
  PI-1   26.9   175   232   合格   6.4   8.0   9.6   35.3   52.6   69.1
  PII-0   27.1   152   211   合格   6.0   7.4   8.8   30.1   42.8   60.2
  PII-1   27.0   183   241   合格   6.2   7.8   9.0   34.3   49.6   68.4
  PO-0   27.3   154   211   合格   5.9   7.5   8.6   29.6   42.4   59.3
  PO-1   27.1   178   232   合格   6.1   7.8   9.4   32.7   48.6   64.3
  PS-0   27.3   188   234   合格   5.1   6.8   8.9   23.4   36.6   58.7
  PS-1   27.1   187   225   合格   5.3   6.8   9.0   25.4   37.4   58.3
  PP-0   29.2   221   264   合格   5.1   6.6   8.4   26.3   37.4   48.6
  PP-1   28.9   215   253   合格   5.3   6.7   8.5   27.9   38.4   49.7
  PF-0   27.8   234   263   合格   4.6   6.2   7.5   24.2   36.3   46.2
  PF-1   27.5   226   258   合格   4.8   6.4   7.6   25.4   37.4   47.2
  PC-0   28.2   212   253   合格   5.0   6.4   8.5   26.0   36.7   50.0
  PC-1   28.1   221   263   合格   5.2   6.5   8.4   28.1   37.8   51.4
  K-0   25.3   166   179   合格   4.7   8.8   19.8   61.2
  K-1   25.2   168   187   合格   4.9   9.0   21.2   62.1
  DA-0   26.2   288   321   合格   5.2   6.4   7.8   26.3   37.0   55.5
  DA-1   26.2   283   342   合格   5.4   6.5   7.7   26.8   37.4   54.8
  DR-0   25.8   145   286   合格   5.4   7.1   25.0   38.4
  DR-1   25.6   157   294   合格   5.5   7.1   25.1   38.8
  ZR-0   25.8   142   270   合格   5.1   6.6   7.7   20.9   33.5   45.6
  ZR-1   25.7   144   267   合格   5.3   6.7   7.6   21.4   34.1   45.2
  DRP-0   25.8  153  266   合格   5.6   6.8   7.9   22.8   34.5   48.1
  DRP-1   25.7  146  241   合格   5.6   6.7   8.2   22.5   35.6   49.2
  KY-0   25.9  30  52   合格   7.0   8.1   44.9   56.4
  KY-1   25.7  26  48   合格   7.1   8.3   45.2   56.3
  DL-0   26.3  161  208   合格   5.6   8.8   31.5   62.7
  DL-1   26.1  173  212   合格   5.8   9.0   33.4   62.9
  B-0   25.8  100  173   合格   4.7   5.8   7.2   28.4   44.2   56.3
  B-1   25.5  112  178   合格   4.8   6.0   7.3   29.8   45.3   56.7
  C-0   25.9  134  187   合格   4.5   5.6   7.0   26.1   41.4   53.5
  C-1   25.9  127  177   合格   4.5   5.7   7.2   27.8   41.6   52.8
  GL-0   31.2  193  312   合格   7.0   7.7   65.7   74.5
  GL-1   31.0  187  309   合格   7.1   7.7   65.9   75.7
  LL-0   28.2  221  273   合格   6.8   7.4   9.2   44.1   56.7   74.3
  LL-1   28.0  234  287   合格   7.0   7.6   9.3   45.6   55.9   75.2
  TL-0   27.5  246  285   合格   6.2   7.0   8.8   41.3   53.7   71.6
  TL-1   27.4  255  291   合格   6.0   7.1   8.9   42.8   54.3   72.6
  GXN-0   27.4  213  268   合格   6.2   8.0   9.5   33.4   49.7   68.9
  GXN-1   27.4  183  238   合格   6.5   8.0   9.7   36.5   51.5   67.5
样品编号   标准稠度(％)   稠化时间(min)   安定性(mm)         抗折强度(MPa)            抗压强度(MPa)
  8h   24h
  YJ-0   105   合格   3.2   15.1
  YJ-1   96   合格   3.3   15.8
注：空格表示没有数据。

Claims (8)

1、水泥厂收尘器高细收尘灰的用途是作为混凝土掺合料或混凝土掺合料的组分，所述高细收尘灰指预分解窑窑尾高细收尘灰或/和生料磨高细收尘灰。
2、根据权利要求1所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述高细收尘灰作为混凝土原料，与其它混凝土原料混合制备成混凝土。
3、根据权利要求1所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述高细收尘灰先掺加到水泥中，水泥作为混凝土原料，用于制造含有高细收尘灰的混凝土。
4、根据权利要求1所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述高细收尘灰掺加到矿渣粉、粉煤灰及其它可以用于混凝土掺合料的物料中，作为混凝土原料，用于制造含有高细收尘灰的混凝土。
5、根据权利要求1～4之一所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述高细收尘灰的掺加量为混凝土中胶凝材料的总重量的0.1～20％。
6、根据权利要求5所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述高细收尘灰的掺加量为混凝土中胶凝材料总重量的3～8％。
7、根据权利要求3所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述水泥为通用水泥或特种水泥。
8、根据权利要求7所述的水泥厂高细收尘灰的用途，其特征在于所述通用水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101475353B (zh) * 2009-01-22 2012-07-25 中国建筑材料科学研究总院 一种无砟轨道板用混凝土
CN106747125A (zh) * 2017-02-20 2017-05-31 内蒙古科技大学 一种抗二氧化硫腐蚀的混凝土
CN114702269A (zh) * 2022-04-02 2022-07-05 华新水泥股份有限公司 用于加气混凝土砌体的水泥窑尾收尘灰瓷砖胶

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