CN1172084A - 无熟料免烧粉煤灰水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无熟料免烧粉煤灰水泥。该水泥含有粉煤灰、矿渣、石灰、石膏,还含有钢渣、外加剂助剂、复合固化剂,各组分物在水泥中的含量分别为(重量百分比):粉煤灰30—50%、矿渣20—36%、钢渣14—22%、石灰+石膏5.2—7.5%、外加剂助剂1.5—2.5%、复合固化剂4.5—6%。其制造方法是将粉煤灰和矿渣烘干、钢渣经破碎后烘干,石灰和石膏经破碎,然后配料,研磨,就可得到粉煤灰水泥。水泥标号可达425以上,粉煤灰用量大,变废为宝,消除粉煤灰对环境的污染。

Description

无熟料免烧粉煤灰水泥
本发明属于用废料生产水泥技术领域，涉及一种无熟料免烧粉煤灰水泥。
粉煤灰是现代燃煤发电厂排出的废料，数量极大，在各种工业废渣中名列前矛。随着电力工业的迅速发展，粉煤灰的排放量与日俱增。我国从83年起，以平均每年400万吨的速度增长。目前全国的粉煤灰年排放量已逼近1亿吨。粉煤灰的颗粒细，重量轻，是世界各国公认的污染源。如此大量的粉煤灰，如不积极治理，对环境的污染极为严重。如能充分利用，则是量大易得的再生资源，因此世界各国都在积极开展对粉煤灰再生利用的研究，我国对粉煤灰的平均利用率约20-30％，目前全国每年还有70％左右的粉煤灰未能利用，即7000万吨/年左右，这个数字相当惊人。利用粉煤灰生产水泥是人所共知的一种利用量大使用面广的有效技术途径，但是目前粉煤灰在水泥中的利用率仍很低，一般掺量为20-30％，能较多利用粉煤灰的砌筑水泥，其标号低，一般仅为124、175、225等低标号水泥，市场接受程度很低，难以大量生产。中国发明专利申请公开号CN1105344A(公开日：95年7月19日)，公开了一种“湿磨粉煤灰制无熟料水泥及其制品”专利申请，该专利申请公开了一种用湿粉煤灰制无熟料水泥，该水泥是将湿排粉煤灰经磨细、储存、自然脱水，再与磨细的石灰、石膏以及木质素磺酸钙的混合物进行充分混合后得到的一种低标号水泥(275#)。这种水泥，由于标号低，用途受到很大限制，生产过程又比较复杂、磨细的粉煤灰需经过储存、自然脱水，因此生产时间长，难于推广使用。
本发明的目的是要提供一种使用粉煤灰量比例较大，生产过程简单、成本低，强度高、免烧、不需掺熟料的粉煤灰水泥及制造方法。
本发明的目的是用以下方式来实现的。
本发明无熟料免烧粉煤灰水泥含有粉煤灰、矿渣、石灰、石膏，还含有钢渣、外加剂助剂、复合固化剂，以上各组分物在水泥中的含量分别为(重量百分比)：粉煤灰30-50％、矿渣20-36％、钢渣14-22％、石灰+石膏5.2-7.5％、外加剂助剂1.5-2.5％、复合固化剂4.5-6％。所采用的外加剂助剂是含有萘系磺酸盐减水剂10-25％、明矾20-40％、硫酸钠和碳酸钠40-70％(重量百分比)的混合物。所采用的复合固化剂是含有30-40％的硫铝酸钙、30-40％的硅酸钠或硅酸钾、10-20％的煅烧石膏、10-20％的尿素(重量百分比)的混合物。本发明无熟料免烧粉煤灰水泥与常规的粉煤灰硅酸盐水泥不同，它不用硅酸盐水泥熟料激发粉煤灰的活性，也不依靠硅酸盐水泥熟料来增加强度，也不需要再煅烧来改进性能。而是采用冶金工业渣(如矿渣、钢渣、锰渣、磷渣等)与粉煤灰搭配，构成水泥基体，并用复合固化技术，辅以石灰、石膏、外加剂、助剂等联合激发粉煤灰和冶金工业渣的活性，通过简化的工艺制成粉煤灰水泥，其产品强度高，可稳定生产425标号的水泥，粉煤灰用量大，能耗省、成本低、投资少、经济社会效益显著。
本发明制造无熟料免烧粉煤灰水泥的方法，是将粉煤灰烘干，石灰和石膏破碎，然后按粉煤灰30-50％、矿渣20-36％、钢渣14-22％、石灰+石膏5.2-7.5％、外加剂助剂1.5-2.5％、复合固化剂4.5-6％(重量百分比)的比例计量配料，之后混合研磨，研磨到达规定细度即可检验包装、粉煤灰烘干后的水分＜1.5％，矿渣烘干后水分＜1％，钢渣破碎后的粒度＜5mm、烘干后的水分＜1％，石灰和硬石膏破碎后的粒度＜10MM。在将配料后的混合物进行研磨时，其研磨细度控制在0.08MM筛余量3-4％之间。
本发明所使用的原料采用石灰激发和石膏激发并重的原则。钢渣中游离氧化钙(fcao)含量较高，应充分利用fcao水化后的Ca(OH)2，既与粉煤灰中的活性SiO2和Al2O3作用，激发粉煤灰的活性，又与矿渣中的玻璃体作用，激发矿渣的活性，同时消除钢渣中fcao过高的弊病。此外，还可根据配方情况，适量加入石灰，以加强对粉煤灰和钢渣，矿渣碱性激发，加入的CaO与钢渣中的fcao性质不同，前者水化速度快，可参与水泥的早期反应，后者煅烧温度高，结构致密，水化速度慢，在中后期参与反应。同时采用组合石膏对粉煤灰和冶金渣进行石膏硫酸盐激发，因不同种类的石膏具有不同的溶解速度，如二水石膏和半水石膏溶解很快，对早期有利。硬石膏溶解速度较慢，对中期矿物形成有利。煅烧石膏溶解缓慢，对后期强度有利。根据粉煤灰、钢、矿渣强度发展状况，采用合理的组合石膏是有效的方法。本发明中采用的复合固化剂参与激发粉煤灰和冶金渣的潜在活性，并促进石灰、石膏的激发效果。由此而可以取代硅酸盐水泥熟料，并比水泥熟料的激发和增强效果更有效，在用量较少的情况下获得较高的强度。外加剂助剂的成分主要为高效外加剂和微量化学助剂，是为满足生产工艺、配方、材性等各种技术要求，能促进配方各组分之间的反应，使所配物料易于研磨分散、凝结时间合理、早期强度发展较快等，以利生产和使用。
下面是本发明的不限定实施例。粉煤灰采用岳阳华能电厂的废渣，属II级灰，矿渣和钢渣为湖南湘钢和涟钢的冶金渣。
1、化学成分(见表1)
2、配料(见表2)
3、生产工艺流程(见附图1)
由本发明实施例的表2所列数据进行分析可知：
一、当粉煤灰用量分别为30％、35％、40％、矿、钢渣含量合计分别为58％、53％、48％，其它外加成分合量均为12％，采用复合固化剂时，可以制得425粉煤灰水泥。随着粉煤灰用量的增加，富余标号减少，但均达到425水泥强度指标(见C4、C5、C6三组)。
二、当粉煤灰用量为45％，矿、钢渣合量为42％，其它外加成分为13％，采用复合固化剂时，可以制得325粉煤灰水泥，其抗压、抗折强度富余量较大(见C13、C27二组)。
三、当粉煤灰用量为42％，矿、钢渣合量为45％，其它外加成分为13％，采用复合固化剂时，可以制得425粉煤灰水泥，但富余标号较少，说明对该质量的粉煤灰用量达425水泥极限(见C28组)。
四、当粉煤灰用量为50％、矿、钢渣合量为34％，其它外加成分为16％，采用复合固化剂时，亦可制得325粉煤灰水泥，但富余标号较少，对该种质量的粉煤灰，用量已达325水泥极限(见C30组)。
根据以上分析，可得出以下结论：
在不用硅酸盐水泥熟料的情况下，仅采用粉煤灰与冶金渣配合，其总量达到84-88％时，加入性质相宜的各种外加成分12-16％，可以制得无熟料免烧粉煤灰泥，根据粉煤灰质量和用量不同，可生产不同标号的粉煤灰水泥。当采用II级粉煤灰，用量在42％以内，可生产425号粉煤灰水泥，用量在42-50％，可生产325号粉煤灰水泥。
                                                    表1
                                                    表2
试验编号               配    方(％)      抗析强度Mpa         抗压强度Mpa
粉煤灰   矿渣   钢渣    石灰石膏 外加剂助剂  复合固化剂
  3d   7d   28d   3d   7d   28d
 C4     30    36     22     6     1.5     4.5   5.16   6.82   7.48   22.58   34.54  45.26
 C5     35    33     20     5.2     1.8     5.8   4.52   5.67   6.87   18.85   30.43  43.58
 C6     40    30     18     5.2     1.8     5.0   3.86   5.06   6.65   17.64   27.66  42.83
 C13     45    26.6     15.6     5.7     1.8     5.3   3.86   5.07   6.36   15.82   24.56  37.64
 C27     45    26     16     5.5     2.0     5.5   3.43   4.98   6.42   16.25   25.47  38.86
 C28     42    27     18     5.5     2.0     5.5   3.33   5.22   6.53   16.74   26.78  42.65
 C30     50    20     14     7.5     2.5     6.0   1.86   3.94   5.64   11.34   18.46  32.82

Claims (6)

1、一种无熟料免烧粉煤灰水泥，含有粉煤灰、矿渣、石灰、石膏，其特征在于还含有钢渣、外加剂助剂、复合固化剂，以上各组分物在水泥中的含量分别为(重量百分比)：粉煤灰30-50％、矿渣20-36％、钢渣14-22％、石灰+石膏5.2-7.5％、外加剂助剂1.5-2.5％、复合固化剂4.5-6％。
2、根据权利要求1所述的无熟料免烧粉煤灰水泥，其特征在于外加剂助剂是含有萘系磺酸盐减水剂10-25％、明矾20-40％、硫酸钠和碳酸钠40-70％(重量百分比)的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的无熟料免烧粉煤灰水泥，其特征在于复合固化剂是含有30-40％的硅酸钠或硅酸钾、10-20的煅烧石膏、10-20％的尿素(重量百分比)的混合物。
4、一种制造无熟料免烧粉煤灰水泥的方法，是将粉煤灰和矿渣烘干、钢渣经破碎后烘干，石灰和石膏破碎，然后按粉煤灰30-50％、矿渣20-36％、钢渣14-22％、石灰+石膏5.2％-7.5％、外加剂助剂1.5-2.5％、复合固化剂4.5-6％(重量百分比)的比例配料，之后混合研磨，研磨到达规定细度即可检验包装。
5、根据权利要求4所述的制造无熟料免烧粉煤灰水泥的方法，其特征在于粉煤灰烘干后的水分＜1.5％，矿渣烘干后水分＜1％，钢渣破碎后的粒度＜5mm、烘干后的水分＜1％，石灰和硬石膏破碎后的粒度＜10mm。
6、根据权利要求4或5所述的制造无熟料免烧粉煤灰水泥的方法，其特征在于将配料后的混合物进行研磨时，其研磨细度控制在0.08mm筛余量3-4％之间。
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