[發(fā)明專利]粉煤灰游離氧化鈣的消解方法及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103553390A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙銘;康興東
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶東方工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: C04B18/08
• 分類號: C04B18/08
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉煤灰的處理方法，尤其涉及粉煤灰游離氧化鈣的消解方法。

背景技術(shù)

粉煤灰是指現(xiàn)代大型燃煤鍋爐在燃煤時將煤粉碾至100μm以下，然后煤粉與高速氣流混合在一起，噴入爐膛燃燒帶中，使煤粉顆粒中的有機物質(zhì)得到充分燃燒，從煙氣中回收的細粉即為粉煤灰。煤炭是由多種物質(zhì)組成的混合物，其中不可燃燒的礦物質(zhì)經(jīng)燃燒后作為灰份被分解析出，冷卻后成為灰或渣，它是由硅、鋁、鐵、鈣、鎂等氧化物組成的礦物殘渣。粉煤灰的化學(xué)成分取決于燃煤的成分，氧化鈣含量大于10%的粉煤灰稱為高鈣粉煤灰。

現(xiàn)有的粉煤灰在建材中的應(yīng)用方法是將其作為有效組分摻入水泥或混凝土中。普通粉煤灰摻入硅酸鹽水泥或混凝土中時，它能與水泥水化作用分解出來的氫氧化鈣進行“二次反應(yīng)”，生成具有膠凝能力的CSH膠凝。即普通粉煤灰不具有自硬性，普通粉煤灰需與純硅酸鹽水泥配合使用，作為活性膠凝材料其加入量有限，過多摻入只能作為惰性填充材料，其在硅酸鹽水泥或混凝土中的摻入量有限。

高鈣粉煤灰存在大量含有較多氧化鈣的富鈣玻璃珠和含鐵較多的富鐵玻璃珠，以及較多的CaO結(jié)晶體，甚至發(fā)現(xiàn)有C₃S、C₂S、C₃A、C₄A₃S等水泥熟料礦物成分存在。因此其活性遠高于普通低鈣灰，并具有一定的自硬性。但是高鈣粉煤灰仍有一定的CaO以獨立CaO晶體形式存在，這部分處于“死燒”狀態(tài)的游離CaO，具有有利于激發(fā)活性和不利于安定性的雙重性。

具體來說，粉煤灰中氧化鈣在作為建筑材料使用時與水發(fā)生如下反應(yīng)：

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

該反應(yīng)具有明顯的體積效應(yīng)，即CaO生成Ca(OH)₂產(chǎn)生巨大體積變化，如果CaO屬于活性狀態(tài)，則在混凝土凝固之前反應(yīng)完畢，不影響混凝土的性質(zhì)；如果CaO不屬于活性狀態(tài)，而以獨立CaO晶體的形式存在，這部分處于“死燒”狀態(tài)的游離CaO（f-CaO），在混凝土凝固后繼續(xù)反應(yīng)生成Ca(OH)₂，由于體積效應(yīng)導(dǎo)致混凝土龜裂，即安定性不合格。

目前圍繞高鈣粉煤灰的綜合利用存在一定誤區(qū)，一種方法是簡單地進行研磨處理，提高粉煤灰的細度即表面活性，在研磨過程中處于“死燒”狀態(tài)的游離CaO也變得更細，對其消解有一定作用，高鈣粉煤灰在水泥中的摻入量可以提高約5%左右。另一種方法是加入大量消解劑，包括水、三乙醇胺、無機鹽等，徹底消解游離CaO。這種方法一方面成本很高，另一方面大量使用消解劑，殘留的無機鹽會加速混凝土中鋼筋的銹蝕，過量水殘存在粉煤灰中，由于高鈣粉煤灰具有自硬性會導(dǎo)致結(jié)塊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有高鈣粉煤灰作為建筑材料使用時存在的安定性不合格問題和大量使用消解劑處理成本高、易導(dǎo)致粉煤灰結(jié)塊等問題，提高粉煤灰在水泥中的摻入比例。

本發(fā)明提供了一種粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，該方法是針對氧化鈣含量大于10%（重量百分比）的粉煤灰，即所謂的高鈣粉煤灰，在現(xiàn)有研磨處理的技術(shù)基礎(chǔ)上噴入水霧，消解部分游離氧化鈣，通過嚴格控制水霧噴入量與研磨時間從而避免結(jié)塊，提高了粉煤灰在水泥中的摻入比例。

本發(fā)明的粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，包括如下步驟：

（1）將粉煤灰加入到球磨機，向球磨機中噴入水霧，其中，所述水霧噴入量與所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量比是1.5-2.0:1；

（2）將所述粉煤灰在水霧條件下進行研磨，所述粉煤灰在球磨機中的研磨時間控制在25-30分鐘。

前述的粉煤灰游離氧化鈣的消解方法，粉煤灰通過所述消解方法消解了的游離氧化鈣的重量是消解前粉煤灰中游離氧化鈣的重量的80%至90%。

另一方面，本發(fā)明提供了一種粉煤灰，由前述的消解方法制成。

前述的粉煤灰，其中，所述粉煤灰中游離氧化鈣的重量是消解前游離氧化鈣的重量的10%至20%。

前述的粉煤灰，其中，按重量百分比計，所述粉煤灰在水泥中的摻入比是20%-75%。

前述的粉煤灰，其中，按重量百分比計，所述粉煤灰在水泥中的摻入比是25%-70%。

前述的粉煤灰在制備水泥中的應(yīng)用。

另一方面，本發(fā)明提供了一種水泥，按重量百分比計，含有前述的粉煤灰20-75%，水渣粉7-15%，水泥熟料粉13-65%。