CN111499236A - 一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法 - Google Patents

一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，属于建筑材料技术领域，采用C类粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣，水泥熟料，石灰，三乙醇胺，无水硫酸钠生产大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥。本发明可代替部分水泥熟料的使用，增加粉煤灰，矿渣，化学石膏和钢渣的利用，制约高能耗水泥产业的投资，能够有效的解决固废堆积，提高固废的利用，影响环境等问题。

Description

一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别是一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法。
背景技术
随着建筑行业在全球的兴起，产生了许许多多对建筑材料的研究。与此同时，工业固体废弃物也大量增加。随着工业固体废物堆积量越来越大，而建筑不可再生资源越用越少，工业固体废弃物应用于建筑材料的需求也在增加。在日常生产、生活中工业固体废弃物主要来源有：煤炭工业生产的煤矸石；冶金工业产生的高炉渣、钢渣和赤泥等；燃料电厂和城市集中供热***产生的粉煤灰、炉渣；化学工业及其他工业产生的化学石膏、电石渣、碱渣等；开采金属矿石产生的废石和尾矿等。资源日益短缺，能源紧张。我国煤炭、石油、天然气等非可再生资源贮量有限，且作为主要能源，大部分已开采；土地沙漠化日趋严重，人均土地资源越来越少。不断增长的建筑材料需求。我国工业化、城镇化进程不断加快，大规模的基础建设需要大量的建筑材料，尤其是墙体材料，每年需求约亿块标准砖。工业固废弃物应用于建筑材料的有利条件工业固体材料广泛应用于建筑材料领域，它自身具有的特点：一是种类很多，产量很大，分布很广，常年均衡排放，可作为稳定的可利用资源加以利用；二是其物相组成较为稳定，化学成分与建筑材料原料相近，具有潜在的活性，适合作建筑材料的原料。总之，经过科学的方法和途径，大部分工业固体废弃物具备生产建筑材料的潜能，作为建筑材料的原材料可以节约成本，创造更高经济效益，变废为宝，实现有限资源的循环利用。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，主要为了开发一种代替部分水泥熟料的使用，增加粉煤灰，矿渣，化学石膏和钢渣的利用，制约高能耗水泥产业的投资，能够有效的解决固废堆积，提高固废的利用，影响环境等问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，采用C类粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣，水泥熟料，石灰，三乙醇胺，无水硫酸钠生产大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥，其生产方法为：
（1）将C类粉煤灰放入0.2mol/L的氢氧化钠溶液中进行预水化，同时加入石灰，水化时间为一个月；
（2）将（1）预处理过后的粉煤灰放入煅烧炉里进行煅烧，煅烧温度为750摄氏度，煅烧时间为180min，得到改性粉煤灰；
（3）将改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣分别进行粉磨，加入三乙醇胺作为助磨剂，
（4）将（3）研磨好的改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣混合，加入石灰，再加入无水硫酸钠，放入搅拌机搅拌，时间为10min，加入水泥熟料进行搅拌，搅拌时间为5min；
（5）将（4）搅拌好的混合物进行研磨，制成硅酸盐水泥。
进一步地，所述步骤（1）中C类粉煤灰量为25%，石灰加入量为 2.5%。
进一步地，所述步骤（3）中原料用量为改性粉煤灰25%，脱硫石膏5%，钢渣13.8%，矿渣17%，三乙醇胺用量为各自质量分数的0.05～0.1%。
进一步地，所述步骤（4）石灰加入量为5%，无水硫酸钠加入量为1%～2%，水泥熟料加入量为30%。
进一步地，所述步骤（3）中钢渣采用鄂式破碎机进行破碎处理，采用颗粒分级机对各类原材料进行分选，改性粉煤灰和脱硫石膏粒径在24微米以下，矿渣的粒径小于8微米，钢渣粒径在45微米以下。
进一步地，所述步骤（5）中研磨的比表面积为300～350 m2/kg。
进一步地，所述水泥熟料为普通硅酸盐水泥42.5级。
根据胶凝材料中所占的比例，化学石膏与粉煤灰中的Al2O3化合，形成水化硫铝酸钙，使混凝土早期产生膨胀，减少后期收缩，增加混凝土的体积稳定性。
粗颗粒粉煤灰水化活性较差，水化进程缓慢，当粉煤灰粒径小于8微米时，水化进程较为符合水泥辅助性胶凝材料。
粉煤灰进行预水化处理后，其活性会显著提高，后期的抗压强度和抗折强度也会提高。
粉煤灰的激活剂为水泥熟料，粉煤灰参与水化反应的成分为活性SiO2和Al2O3，活性成分与水泥熟料矿物水化所释放出来的Ca(OH)2进行反应，生成铝酸三钙，铝酸三钙与水反应速度较快生成水化铝酸钙和水化硅酸钙，增强抗压强度。
将粉煤灰进行磨细，既扩大了粉煤灰的比表面积，又增加了粉煤灰的玻璃体的断裂面，可明显提高其水化活性，又降低需水量。
所述的三乙醇胺不仅可以作为助磨剂，还可以作为早强剂在混凝土中使用，粉煤灰替换水泥最突出的问题就是早期强度过低，加入三乙醇胺则提高了混凝土早期强度。
所述的无水硫酸钠作为外加剂加入到水泥中，可作为早强剂，且无水硫酸钠作为硫酸盐，可促进水泥胶凝作用，且经济实惠。
粉煤灰预水化后能够提高表面水化活性，改善粉煤灰与水化产物之间的连接，使得硅酸盐水泥的胶砂强度显著提高。
本发明的有益效果：
（1）C类粉煤灰中Ca0的含量超过10%，本身具有一定的水硬性和胶凝性，易与氢氧根离子形成氢氧化钙，具有替代水泥的条件。
（2）水泥熟料中的CaO水解使得粉煤灰多组分物重新水化，形成更稳定，强度更高的产物。
（3）脱硫石膏，钢渣和矿渣作为固废，具有不同的颗粒粒径，能够填充混凝土大小不均的空隙。
（4）粉煤灰，钢渣，矿渣，化学石膏都为现代固废材料，将其作为水泥替代材料，能够减少水泥用量，减缓不可再生资源的浪费。
（5）水泥熟料与其他固废掺杂反应，能够运用水泥熟料与固废的化学元素进行反应，使得抗折强度和抗压强度增强。
（6）使用固废生产水泥能够将水泥的替换率能够达到70%，而且有效减少大量固废堆积。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
本发明的工艺包括如下步骤：
大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产工艺，其特征在于：采用C类粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣，水泥熟料，石灰，三乙醇胺，无水硫酸钠生产大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产工艺，其生产工艺为:
（1）将C类粉煤灰加入氢氧化钠溶液中预水化，加入石灰，陈放一个月；
（2）将（1）放入煅烧炉里进行煅烧，煅烧温度为750摄氏度，煅烧时间为180min,得到改性粉煤灰。
（3）将改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣分别进行粉磨，按比例加入三乙醇胺，其中大块的水泥熟料和钢渣还应采用鄂式破碎机进行破碎处理，采用颗粒分级机对各类原材料进行分选，粉煤灰的粒径需小于8微米。
（4）将（3）研磨好的改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣加入石灰，无水硫酸钠搅拌，再加入水泥熟料进行搅拌，制成硅酸盐水泥。
实施例1
（1）将25%的C类粉煤灰加入0.2mol/L氢氧化钠溶液中预水化，加入2.5%的石灰，陈放一个月；
（2）将（1）放入煅烧炉里进行煅烧，煅烧温度为750摄氏度，煅烧时间为180min,得到改性粉煤灰。
（3）将25%的改性粉煤灰（该用量即为步骤1中C类粉煤灰的用量），5%的脱硫石膏，13.8%的钢渣，17%的矿渣分别进行粉磨，按比例加入0.1%的三乙醇胺，其中大块的水泥熟料和钢渣还应采用鄂式破碎机进行破碎处理，采用颗粒分级机对各类原材料进行分选，粉煤灰的粒径需小于8微米。
（4）将（3）研磨好的改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣加入5%的石灰，1.6%的无水硫酸钠搅拌，再加入30%的水泥熟料进行搅拌，制成硅酸盐水泥。上述原料用均为整体用量的百分比。

Claims (7)

1.一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：采用C类粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣，水泥熟料，石灰，三乙醇胺，无水硫酸钠生产大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥，其生产方法为：
（1）将C类粉煤灰放入0.2mol/L的氢氧化钠溶液中进行预水化，同时加入石灰，水化时间为一个月；
（2）将（1）预处理过后的粉煤灰放入煅烧炉里进行煅烧，煅烧温度为750摄氏度，煅烧时间为180min，得到改性粉煤灰；
（3）将改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣分别进行粉磨，加入三乙醇胺作为助磨剂，
（4）将（3）研磨好的改性粉煤灰，脱硫石膏，钢渣，矿渣混合，加入石灰，再加入无水硫酸钠，放入搅拌机搅拌，时间为10min，加入水泥熟料进行搅拌，搅拌时间为5min；
（5）将（4）搅拌好的混合物进行研磨，制成硅酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：所述步骤（1）中C类粉煤灰量为25%，石灰加入量为 2.5%。
3.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中原料用量为改性粉煤灰25%，脱硫石膏5%，钢渣13.8%，矿渣17%，三乙醇胺用量为各自质量分数的0.05～0.1%。
4.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：所述步骤（4）石灰加入量为5%，无水硫酸钠加入量为1%～2%，水泥熟料加入量为30%。
5.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中钢渣采用鄂式破碎机进行破碎处理，采用颗粒分级机对各类原材料进行分选，改性粉煤灰和脱硫石膏粒径在24微米以下，矿渣的粒径小于8微米，钢渣粒径在45微米以下。
6.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：所述步骤（5）中研磨的比表面积为300～350 m2/kg。
7.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰与化学石膏制备硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于：所述水泥熟料为普通硅酸盐水泥42.5级。
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