[發明專利]一種礦物材料火山灰活性改性方法及改性裝置

無效

• 申請號: 201110439644.7
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102515601A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 朱洪波;李晨;王文軒
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B18/12
• 分類號: C04B18/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種礦物材料火山灰活性改性方法及改性裝置。

背景技術

礦粉、粉煤灰等具有火山灰活性的礦物材料已經在混凝土中得到廣泛應用，其作用不僅通過利用工業廢渣而實現節能環保，更重要的是通過這些材料的應用，使得混凝土的性能得到顯著改善。礦物材料與水泥水化產物氫氧化鈣的反應稱為火山灰反應，其反應能力被稱之為礦物材料的火山灰活性或水化活性。由于一些礦物材料如粉煤灰的火山灰活性較低，采用其替代水泥制備的混凝土強度、尤其是早期強度降低，從而限制了其在混凝土中的摻量。

火山灰反應消耗了水泥的水化產物氫氧化鈣，于是減少了氫氧化鈣大塊晶體與其他水泥水化產物的微觀不良界面；同時，火山灰反應形成了低鈣硅比的C-S-H凝膠產物，比水泥水化所形成的高鈣硅比C-S-H凝膠產物結構更加穩定；另外，礦物材料替代水泥能夠大幅度降低水泥的水化熱，對大體積混凝土控制水化溫升、減少混凝土結構內外溫差應力引起的收縮開裂具有明顯效果。所以，火山灰反應能夠改善水泥石的微觀結構，對水泥混凝土的耐久性有利。提高礦物材料的火山灰活性，就能夠在滿足強度要求的前提下增加其替代水泥的比例，在提高工業廢渣利用率和降低生產成本的同時，可以進一步提高混凝土的質量，具有顯著的實用價值和環保意義。

傳統提高火山灰活性的方法可分為物理方法和化學方法，物理方法主要通過機械磨細使礦物顆粒的比表面積增加，從而增加反應面積和反應幾率，但當材料磨細到一定細度時，繼續提高細度所需的加工能耗將激增，所以，其活性提高水平受到限制。化學方法主要采用氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鈉、氯化鈣、無水硫酸鈉、硅酸鈉（水玻璃）、硝酸鈉、三乙醇胺等材料對其進行“堿”激發和“氯鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、硝酸鹽”等激發作用，其原理是激發礦物材料中結構較穩定的硅-氧化學鍵斷裂，促進其與水泥的水化產物氫氧化鈣發生反應。一般做法是將這些激發（也稱改性）材料與礦物材料進行混合攪拌或混磨，有些則在混凝土生產中直接將激發材料溶入拌合水中或直接隨砂、石、粉料加入攪拌機中。由于激發材料用量較低，一般小于礦物材料質量的1%，所以采用干混或混磨方法較難使之與礦物材料充分混合，受激發材料溶解度的限制，將其溶入拌合水中的方法也難以達到有效的激發材料用量，并且，易溶于水的堿激發材料會對水泥的凝結時間產生不利影響。

本發明方法采用流化床工藝，能夠實現激發材料與礦物材料最有效的混合，可將霧化的激發材料微粒粘附或“種植”于礦物顆粒表面，從而實現對礦物材料火山灰活性的最優的效激發作用，并且生產能耗較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種礦物材料火山灰活性改性方法及改性裝置。

本發明提出的礦物材料火山灰活性改性方法，具體步驟如下：

（1）將干燥的粉體礦物材料裝在進料倉2中；

（2）將改性劑水溶液裝進改性劑容器6中，開啟霧化器7，使改性劑經霧化處理后通過水管11和噴頭12進入流化床容器3中；

（3）打開氣瓶1閥門，使氣瓶1中的氣體通過氣管9進入流化床容器3中；

（4）打開進料倉2的閥門，使粉體礦物材料進入流化床容器3中，調節進料倉2閥門和氣瓶1閥門，使粉料礦物材料在流化床容器3中呈現懸浮狀態；

（5）懸浮的粉體礦物材料在流化床容器3中與霧化的改性劑充分混合后，通過加熱管10進入減壓筒4中，粉料由于氣壓下降而下落入收集容器5中，少量特別細小的粉體顆粒通過出氣管13向上排出，經收塵器8收集后通過料管14進入收集容器5中；

（6）收集容器5中得到的即為經過改性的礦物材料。

本發明中，所述改性劑可以是氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鈉、氯化鈣、無水硫酸鈉、硝酸鈉或三乙醇胺等中至少一種。

本發明提出的礦物材料火山灰活性改性裝置，由氣瓶1、進料倉2、流化床容器3、減壓筒4、收集容器5、改性劑容器6、霧化器7和收塵器8組成，其中：氣瓶1通過氣管9接于流化床容器3下部一側，流化床容器3頂部設有進料倉2，改性劑容器6連接霧化器7，霧化器7通過水管11連接位于流化床容器3頂部的噴頭12，流化床容器3上部一側通過加熱管10連接減壓筒4上部一側，減壓筒4頂部通過出氣管13連接收塵器8，收塵器8底部通過料管14連接收集容器5，減壓筒4底部出口連接收集容器5進口。

本發明中，所述氣瓶1采用空氣壓縮機或其他氣體發生器，所使用的氣體是空氣或者是氮氣。

本發明的有益效果：?