一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水泥生产技术领域，涉及一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法。
【背景技术】
[0002]有的电站采用干法脱硫，导致电站粉煤灰中硫酸钙含量较高，硫酸钙含量较高会影响复合水泥的强度，因此粉煤灰只能露天堆放，无法应用于水泥中。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，解决了生产的复合水泥强度不够且粉煤灰添加量少的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，具体按照以下步骤进行:
[0005]步骤I，按照质量份数比，将100份的电站粉煤灰与0.01-0.05份的转晶剂混合，加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到300°C -400°C，保持5分钟，得到转型后的粉煤灰，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须；
[0006]步骤2，按照质量份数比，将5-30份转型后的粉煤灰添加到100份的水泥熟料中，制备复合水泥。
[0007]优选的，转晶剂是醋酸镁、柠檬酸钠、硫酸铝、硫酸铁、十二烷基苯磺酸钠、氯化镁中的一种或两种以上任意组合。
[0008]优选的，按照质量份数比，醋酸镁:硫酸铝=1:1比例混合制得转晶剂。
[0009]优选的，按照质量份数比，柠檬酸钠:十二烷基苯磺酸钠=I: 2比例混合制得转晶剂。
[0010]优选的，电站粉煤灰是循环流化床干法脱硫的粉煤灰。
[0011]本发明的有益效果是，为了有效的应用粉煤灰，在粉煤灰中添加微量的转晶剂，在300-400°C的温度下使粉煤灰中的脱硫石膏发生晶型变化，转变成硫酸钙晶须。硫酸钙晶须能够很好的提高水泥的物理性能，在较大的添加量情况下制备的粉煤灰复合水泥都能达到国家425水泥的标准。
【具体实施方式】
[0012]—种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，具体按照以下步骤进行:
[0013]步骤I，按照质量份数比，将100份的电站粉煤灰与0.01-0.05份的转晶剂混合，加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到300°C -400°C，保持5分钟，得到转型后的粉煤灰，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须。
[0014]步骤2，按照质量份数比，将5-30份转型后的粉煤灰添加到100份的水泥熟料中，制备复合水泥。
[0015]其中，转晶剂具体是醋酸镁、柠檬酸钠、硫酸铝、硫酸铁、十二烷基苯磺酸钠、氯化镁中的一种或两种以上任意组合；
[0016]优选的，按照质量份数比，醋酸镁:硫酸铝=1:1比例混合制得转晶剂。
[0017]优选的，按照质量份数比，柠檬酸钠:十二烷基苯磺酸钠=1:2比例混合制得转晶剂。
[0018]使用的粉煤灰是循环流化床干法脱硫的粉煤灰，这种粉煤灰中含有10%左右的硫酸钙。
[0019]在粉煤灰的领域，粉煤灰应用于水泥时，粉煤灰中的硫酸钙主要是用于调节水泥的凝结时间，在水泥行业中硫酸钙通常的作用都是用于调节水泥的凝结时间，硫酸钙晶须在增强水泥性能方面未见报道，硫酸钙晶须的获得必须要在转晶剂存在的情况下才能获得，转晶剂的加入才能有效提尚硫酸I丐晶须的长径比，进一步提尚材料的力学性能。为了提高复合水泥的强度，都是采用在水泥中添加某特殊材料，来提高水泥的力学性能增强，因此很难联想将粉煤灰中的硫酸钙转化成硫酸钙晶须应用于水泥中。
[0020]在硫酸钙晶须的制备领域，在硫酸钙晶须的制备过程是在液相反应体系中进行，液相中的硫酸钙在一定的温度、压力以及转晶剂的作用下逐渐转变成硫酸钙晶须，将粉煤灰中的硫酸钙转变成晶须是在气相中在较高的温度下进行，在气相中将硫酸钙转变成硫酸钙晶须是整个硫酸钙晶须的制备领域没有人研究过的。因此在粉煤灰领域和硫酸钙晶须的制备领域，各自领域的研究人员都很难将两个领域涉及到的技术问题联系起来。
[0021]对于硫酸钙晶须，晶形助长剂作用主要体现在改变硫酸钙的过饱和度以及对硫酸钙晶须的生长产生影响，使硫酸钙晶体按一维方向生长。在晶须的生长过程中，Ca2+主要在(111)晶面，S042主要集中在(110)晶面，两种离子在转晶剂的作用下按照螺旋位错的方式生长，最终形成硫酸钙晶须。选择的这几种转晶剂是硫酸铝、硫酸铁、氯化镁能吸附(110)晶面，在添加量在控制在0.01-0.05份的范围内使得晶须沿着(111)晶面生长，形成长径比较大的晶须。醋酸镁、柠檬酸钠、十二烷基苯磺酸钠能吸附(111)晶面，在添加量在控制在0.01-0.05份的范围内使得晶须沿着(110)晶面生长，也同样能形成长径比较大的晶须。而其他转晶剂使硫酸钙的过饱和度迅速增大，导致硫酸钙晶核过量产生，在硫酸钙晶须生长过程中晶核之间相互碰撞交联，影响了硫酸钙晶须的形貌，最终导致硫酸钙晶须形貌不规贝Ij，长径比较小。
[0022]转晶剂是硫酸钙进行晶型转变的催化剂，加入转晶剂的量是为了得到较高的硫酸钙晶须的转化率和硫酸钙晶须的长径比较大，转晶剂小于0.01份时，硫酸钙晶须生成的速度较慢，硫酸钙晶须的转化率较低。转晶剂大于0.05份时，硫酸钙晶须在径向上的生长速度较快，因而得到的硫酸钙晶须的长径比变小，因此转晶剂的含量控制在0.01-0.05份之间，得到的复合水泥的强度达到425水泥的国家标准，转晶剂添加量超出此范围，都会使复合水泥的强度降低，复合水泥强度可能低于425水泥的国家标准。
[0023]在水泥行业的技术人员都是用硫酸钙调解水泥凝结时间，在当前水泥的使用中硫酸钙不能提高水泥的抗压强度，只能改变水泥凝结时间。硫酸钙晶须能够提高材料的抗压、抗拉强度和加工性能，而粉煤灰中含有硫酸钙，如果将粉煤灰中硫酸钙转变为硫酸钙晶须则可能很好的提高水泥的抗压强度，我们通过实验发现硫酸钙通过转变确实能提高水泥的强度。
[0024]实施例1
[0025]按照100份电站粉煤灰与0.01份醋酸镁的比例，将粉煤灰与醋酸镁混合加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到300°C，保持5分钟，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须。
[0026]在100份水泥熟料中分别添加5、10、15、20、25、30份转型后的粉煤灰制备复合水泥，测定复合水泥28天抗压强度分别达到48.5MPa、50.6MPa、51.3MPa、48.3MPa、47.8MPa，以上不同比例的复合水泥均能达到国家425水泥的标准。
[0027]实施例2
[0028]按照100份电站粉煤灰与0.02份柠檬酸钠的比例，将粉煤灰与柠檬酸钠混合加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到400°C，保持5分钟，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须。
[0029]在100份水泥熟料中分别添加5、10、15、20、25、30份转型后的粉煤灰制备复合水泥，测定复合水泥28天抗压强度分别达到49.1MPa,51.2MPa、51.8MPa、49MPa、48.5MPa，以上不同比例的复合水泥均能达到国家425水泥的标准。
[0030]实施例3
[0031 ] 按照100份电站粉煤灰与0.03份硫酸铝的比例，将粉煤灰与硫酸铝混合加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到350°C，保持5分钟，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须。
[0032]在100份水泥熟料中分别添加5、10、15、20、25、30份转型后的粉煤灰制备复合水泥，测定复合水泥28天抗压强度分别达到49.5MPa、51.7MPa、52.2MPa、49.3MPa、48.7MPa，以上不同比例的复合水泥均能达到国家425水泥的标准。
[0033]实施例4
[0034]按照100份电站粉煤灰与0.04份转晶剂的比例，将粉煤灰与转晶剂混合加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到320°C，保持5分钟，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须。
[0035]其中，醋酸镁:硫酸铝=1:1比例混合制得转晶剂。
[0036]在100份水泥熟料中分别添加5、10、15、20、25、30份转型后的粉煤灰制备复合水泥，测定复合水泥28天抗压强度分别达到49.8MPa、51.9MPa、52.5MPa、49.5MPa、48.8MPa，以上不同比例的复合水泥均能达到国家425水泥的标准。
[0037]实施例5
[0038]按照100份电站粉煤灰与0.05份转晶剂的比例，将粉煤灰与转晶剂混合加入到密闭的反应釜中，在380°C的温度下保持5分钟，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须。
[0039]其中，柠檬酸钠:十二烷基苯磺酸钠=1:2比例混合制得转晶剂。
[0040]在100份水泥熟料中分别添加5、10、15、20、25、30份转型后的粉煤灰制备复合水泥，测定复合水泥28天抗压强度分别达到49.4MPa、51.5MPa、52.3MPa、49.lMPa、48.2MPa，以上不同比例的复合水泥均能达到国家425水泥的标准。
[0041]转晶剂的添加量再增加到0.05份以上，对复合水泥强度提高没有实际作用，最佳添加量为0.04，如果从经济的角度考虑添加量为0.01份为最好，并且复合水泥强度强度也能达到425水泥的标准。
[0042]因此可以看出，本发明中转晶剂加入量为0.01-0.05份，加热到300-400°C，保持5分钟，按照5-30份转型后的粉煤灰添加到100份的水泥熟料中，为经过大量实验得到的最终结果。粉煤灰中硫酸钙晶须转型工艺简单、转型后的粉煤灰可以和水泥熟料直接混合，简化复合水泥的生产工艺。
【主权项】
1.一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行: 步骤I，按照质量份数比，将100份的电站粉煤灰与0.01-0.05份的转晶剂混合，加入到密闭的反应釜中，将反应釜加热到300°C -400°C，保持5分钟，得到转型后的粉煤灰，使粉煤灰中的硫酸钙转变成硫酸钙晶须； 步骤2，按照质量份数比，将5-30份转型后的粉煤灰添加到100份的水泥熟料中，制备复合水泥。2.根据权利要求1所述的一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，其特征在于，所述转晶剂是醋酸镁、柠檬酸钠、硫酸铝、硫酸铁、十二烷基苯磺酸钠、氯化镁中的一种或两种以上任意组合。3.根据权利要求1所述的一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，其特征在于，按照质量份数比，醋酸镁:硫酸铝=1:1比例混合制得转晶剂。4.根据权利要求1所述的一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，其特征在于，按照质量份数比，梓檬酸钠:十二烧基苯磺酸钠=1:2比例混合制得转晶剂。5.根据权利要求1所述的一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，其特征在于，所述电站粉煤灰是循环流化床干法脱硫的粉煤灰。
【专利摘要】本发明公开了一种提高循环流化床电站粉煤灰在水泥中强度的方法，按照质量份数比，将100份的电站粉煤灰与0.01-0.05份的转晶剂混合加入到密闭的反应釜中，加热到300℃-400℃保持5分钟，得到转型后的粉煤灰；按照质量份数比，将5-30份转型后的粉煤灰添加到100份的水泥熟料中，制备复合水泥。本发明的有益效果是，为了有效的应用粉煤灰，在粉煤灰中添加微量的转晶剂，在300-400℃的温度下使粉煤灰中的脱硫石膏发生晶型变化，转变成硫酸钙晶须。硫酸钙晶须能够很好的提高水泥的物理性能，在较大的添加量情况下制备的粉煤灰复合水泥都能达到国家425水泥的标准。
【IPC分类】C04B7/26
【公开号】CN105036577
【申请号】CN201510391211
【发明人】李清华, 周嗣林, 胡晓霞, 罗先哲, 张中, 赵盛云, 黄斌, 刘勇, 赵彬
【申请人】四川理工学院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月6日