[發明專利]活性碳污染的飛灰的處理

在審

• 申請號: 201380056940.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104903269A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 老克林頓·韋斯利·派克
• 申請（專利權）人: VHSC有限責任公司;老克林頓·韋斯利·派克
• 主分類號: C04B14/00
• 分類號: C04B14/00;C04B18/06
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;吳啟超

相關申請

本申請根據專利法要求2013年3月4日提交的美國申請序號13/815,448的權益，所述申請的內容通過引用并入本文中。

發明領域

本發明涉及活性碳污染的活化飛灰的處理，且更特定地講，涉及中和的碳污染的飛灰在混凝土生產中的用途。

發明背景

如在2012年10月9日由W.Clinton?Pike提交并通過引用并入本文中的題為Process?for?Treating?Fly?Ash?and?a?Rotary?Mill?Therefore(用于處理飛灰的方法及因此的旋轉式研磨機)的美國專利申請13/647,838中所述，已經利用活化的飛灰替代在混凝土生產中差不多50-80重量％的波特蘭水泥(Portland?cement)。為了能夠活化飛灰，利用專用的旋轉式研磨機，其共同粉磨飛灰與鈣添加劑以擴大飛灰的表面積，從而將其活化，因此其可用以替代在混凝土生產中的波特蘭水泥。

上述方法在高強度混凝土的生產方面格外成功，且因此，在這類應用中，飛灰或火山灰提供波特蘭水泥的極其廉價的替換物。

眾所周知，為了使混凝土可在溫度從冷凍到融化振蕩的國家地區中使用，重要的是使在混合物中的引氣超過4％。當溫度達到冰點之下時以及當存在冷凍/融化循環時，引氣防止混凝土開裂。

然而，已經發現，當注入活性碳以從發電廠的煙氣中除去汞時，產生的火山灰或飛灰被一定量的所述注入活性碳(ACI)污染。當試圖活化在所述過程中被活性碳污染的飛灰時，發生引氣由于引氣混合物與ACI的反應而降到接近零的情況。

當使用上述飛灰活化方法或任何其它方法時，結果是，在不大量使用表面活性劑情況下，活性碳污染的飛灰不能用于制造適合在冷凍/融化區中使用的混凝土，大量使用表面活性劑可導致用量過多或毀壞混凝土的混合料變化。

所述活性碳問題通過由于環境關注帶來的對于使用ACI來處理燃煤發電站的煙氣的需求增加而加劇，這些環境關注要求從煙氣中除去汞，所述煙氣從發電廠煙囪進入大氣中。所述用量增加的結果是與現在到位的降低發電廠排放的汞污染的環境標準的順應性增加。因此，重要的是能夠中和火山灰或飛灰被活性碳污染的效應，從而允許其持續有益的再次使用。

更特定地，將ACI注入來自燃煤鍋爐的煙氣流中，其中碳與汞反應并從煙氣中捕集汞。已經顯示所述類型的煙氣處理有效捕集所有形式的汞。然而，汞一旦被活性碳捕集，活性碳就流到靜電沉淀器(或袋濾室)，在其中活性碳與飛灰摻合，使得活性碳也被靜電沉淀器或其它細粒收集系統捕集。在任何情況下，活性碳最后都處于飛灰中，且結果活性碳變成飛灰的一部分。

應注意，活性碳或ACI是非常活躍的材料。其反應性通常是由煤炭不完全燃燒產生的碳的十倍，且因此是強力的氧化劑。

另外，如上所述，當活化的飛灰作為部分替代與普通波特蘭水泥混合時，其在制造混凝土時帶來許多有益的性質。這些有益性質中的幾個是混凝土的可滲透性較低，這意味著混凝土更持久，對于火山灰，其使得長期強度比單獨波特蘭水泥大；和具有較低水:水泥比的濕混凝土的流動性較好且拌好的混凝土的流動坍落度較低，這意味著在相同水含量下坍落度較高。

所有這些性質都有益于最終混凝土，并且由于氫氧化鈣減少而使其成為具有較好耐化學能力的良好工程材料，所述氫氧化鈣隨著飛灰火山灰的波特蘭水泥在本質上與CaOH反應以形成火山灰水泥的廢物反應而釋放。并且活化火山灰或飛灰硅質部分反應以形成火山灰水泥。

然而，使用活性碳污染的飛灰，破壞使用正?；蛏邉┝克降囊龤饣瘜W劑引氣的能力。

作為另外的背景，美國每年使用約1億噸普通波特蘭水泥且在例如混凝土的粘結材料中使用約0.25億噸飛灰?；炷潦乾F今人類使用的最大量的建筑產品材料。其用于幾乎每一種結構中，構造所述結構且其被不斷地調節以改進其質量。

隨時間已經糾正的一方面是與混凝土有關的冷凍/融化問題。

據確定，當經受冷凍溫度且隨后讓解凍時，可在混凝土中引入空氣且因此消除混凝土崩裂的問題。在冷凍/融化可為每日或每周一次的事件的區域，最初僅用原始波特蘭水泥鋪路的許多混凝土高速公路完全分裂開。

隨著引氣劑(AEA)的出現，這些表面活性劑允許將在混凝土混合料上形成的微泡受控地增加，因此允許發生混凝土的膨脹和收縮。結果是避免混凝土的完全斷裂。因此，所有的現代混凝土都用引氣化學劑處理以形成保護性氣泡。

現在已經發現引氣的量應該超過4％，但小于6％。