粉煤灰增活技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

摘要:粉煤灰中摻入一定量的增活劑，經(jīng)低溫下煅燒，制得的增活粉煤灰達(dá)國(guó)標(biāo)規(guī)定的一級(jí)品要求，28d抗壓強(qiáng)度比達(dá)92%。水泥中摻入35%的增活粉煤灰，可以生產(chǎn)出42.5R粉煤灰硅酸鹽水泥，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較好。

關(guān)鍵詞:粉煤灰；活性激發(fā)；水泥混合材

以粉煤灰作為混合材料生產(chǎn)水泥，是我國(guó)粉煤灰綜合利用的一個(gè)重要途徑。但由于國(guó)內(nèi)的多數(shù)熱力電廠排放的粉煤灰質(zhì)量不穩(wěn)定，燒失量較高，活性較低，因而限制了粉煤灰作為活性混合材料的摻入量，甚至有些粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)沒有達(dá)到活性混合材料的要求，給水泥產(chǎn)品的質(zhì)量帶來不利影響。筆者根據(jù)粉煤灰的基本特性，開展了粉煤灰增活技術(shù)的研究，并將該研究成果應(yīng)用于洛陽(yáng)市鐵門水泥工業(yè)有限責(zé)任公司水泥生產(chǎn)，取得了較顯著的效果。

1 粉煤灰增活技術(shù)

1.1復(fù)合增活劑

筆者自行研制的復(fù)合增活劑是由1號(hào)增活劑與2號(hào)增活劑組成，2種增活劑均為無機(jī)非金屬材料，可就地取材，價(jià)格低廉。根據(jù)粉煤灰水泥水化機(jī)理，1號(hào)增活劑主要作用是加快破壞粉煤灰玻璃體的表面以加速化學(xué)吸附和侵蝕的過程。2號(hào)增活劑的作用是在粉煤灰顆粒的表面加速產(chǎn)生早強(qiáng)型水化鋁酸鹽及水化硅酸鹽礦物。根據(jù)粉煤灰的化學(xué)成分，這2種增活劑按一定比例配合，其目的是加快粉煤灰的水化速度，以盡快發(fā)揮強(qiáng)度。

1.2增活工藝路線

為了提高增活效果，研究采用了低溫活化煅燒的增活工藝，其工藝流程見圖1。

圖1 粉煤灰增活工藝流程

[Page] 1.3最佳配比、最佳活化煅燒溫度的選擇

根據(jù)洛陽(yáng)新安電廠粉煤灰的化學(xué)成分，在公司化驗(yàn)室進(jìn)行了最佳配比與最佳活化煅燒溫度選擇的試驗(yàn)。試驗(yàn)采取了3組不同的配比及每組配比以不同的活化煅燒溫度的方案，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 最佳配比、最佳活化煅燒溫度選擇試驗(yàn) 

從表1試驗(yàn)結(jié)果看，加入增活劑經(jīng)過低溫活化煅燒后的粉煤灰，其28d抗壓強(qiáng)度都有了不同程度的提高，其中2-2、2-3兩試樣明顯高于其它各試樣，因此最佳配比選擇為1號(hào)增活劑10%、2號(hào)增活劑5%、粉煤灰85%，活化煅燒溫度選擇為700～750℃。

1.4增活粉煤灰的生產(chǎn)制備及質(zhì)量分析

根據(jù)該公司現(xiàn)有工藝設(shè)備情況，采用Φ1.5m×12m回轉(zhuǎn)烘干機(jī)作為低溫煅燒設(shè)備，在電磁振動(dòng)配料機(jī)與烘干機(jī)之間增設(shè)1臺(tái)Φ1.0m的成球盤。粉煤灰增活前后化學(xué)成分見表2，技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表3。

表2 新安電廠粉煤灰活化前后化學(xué)成分 %

從表3可以看出，增活后的粉煤灰與原粉煤灰比較，水分由1.07%降至0.42%，降低了61%；燒失量由8.54%降至1.32%，降低了85%；28d抗壓強(qiáng)度比由66%提高到92%，提高了39%。原粉煤灰達(dá)不到活性混合材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，增活后粉煤灰達(dá)到了一級(jí)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，增活效果顯著。

表3 粉煤灰增活前后的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

2 增活粉煤灰作水泥混合材

2.1生產(chǎn)用水泥熟料及石膏

熟料用該公司Φ2.5m/2.8m×45m五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料，其物理性能見表4。石膏采用該公司生產(chǎn)用山西運(yùn)城石膏，SO3含量為39.3%。

表4 硅酸鹽水泥熟料物理性能

2.2粉煤灰硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及質(zhì)量分析

以增活后的粉煤灰做活性混合材料，在該公司Φ3.0m×9.0m水泥磨機(jī)上開展了粉煤灰硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工作。水泥熟料、石膏、增活粉煤灰的配比為61∶4∶35，細(xì)度控制3%～5%，所生產(chǎn)的粉煤灰硅酸鹽水泥各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 (增活)粉煤灰硅酸鹽水泥質(zhì)量化驗(yàn)結(jié)果

表5結(jié)果表明，以增活后的粉煤灰做活性混合材料，摻入量35%，所生產(chǎn)的粉煤灰硅酸鹽水泥各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的42.5R強(qiáng)度等級(jí)，具有強(qiáng)度高，摻入量較大的特點(diǎn)。

3 水泥質(zhì)檢數(shù)據(jù)對(duì)比與經(jīng)濟(jì)效益分析

該公司原以義馬礦務(wù)局煤矸石作活性混合材料，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，煤矸石摻入量為12%～14%。現(xiàn)將該公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥與以增活粉煤灰做活性混合材料生產(chǎn)的粉煤灰硅酸鹽水泥在河南省水泥質(zhì)檢站檢測(cè)的結(jié)果見表6。由表6可見，以增活粉煤灰作混合材料，摻入量35%，生產(chǎn)的粉煤灰硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到了42.5R，安定性能良好，凝結(jié)時(shí)間正常。與摻13%的普通硅酸鹽水泥相比，其3d、28d抗折強(qiáng)度基本持平；抗壓強(qiáng)度有明顯提高，3d值提高19.5%，28d值提高8%。

表6 質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比

該公司年生產(chǎn)規(guī)模為20萬t普通硅酸鹽水泥，原采用煤矸石做活性混合材，摻入量13%，煤矸石運(yùn)到廠為21元/t；采用粉煤灰增活技術(shù)后，增活粉煤灰生產(chǎn)成本為18元/t，摻入量35%，可生產(chǎn)粉煤灰硅酸鹽水泥，噸水泥生產(chǎn)成本由原174元降到148元，并可在不增加熟料生產(chǎn)能力情況下，年水泥產(chǎn)量可增加4萬多t?？墒蛊髽I(yè)每年新增銷售額760萬元，年新增稅后利潤(rùn)360萬元。

4結(jié)論

1)將粉煤灰增活技術(shù)應(yīng)用于水泥生產(chǎn)中，其工藝與技術(shù)是可行的。所制備的增活粉煤灰具有燒失量低、28d抗壓強(qiáng)度比高的特點(diǎn)。

2)以增活粉煤灰做活性混合材料，生產(chǎn)的粉煤灰硅酸鹽水泥各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，具有強(qiáng)度高、摻入量較大的特點(diǎn)。

3)粉煤灰增活技術(shù)應(yīng)用于水泥生產(chǎn)，可使水泥生產(chǎn)企業(yè)增加產(chǎn)品品種，提高水泥質(zhì)量，更有效地利用粉煤灰資源，改善生態(tài)環(huán)境，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。