专利名称：湿排粉煤灰的化学预处理方法
技术领域：
本发明涉及到燃煤电厂湿排粉煤灰综合利用的技术范畴，具体地讲，涉及到湿排粉煤灰的化学预处理方法。
众所周知，中国是一个燃煤发电大国，现在每年由电厂排放的粉煤灰渣总量高达1亿吨/年，其中30％是干排粉煤灰，现已成功地应用于商品混凝土和水泥生产中。另外70％为湿排粉煤灰，除少部分应用于筑路混合料、粉煤灰砖等产品外，大部分湿排粉煤灰只得存放在储灰场中。修建储灰场耗资巨大，并且需要占据大片的土地。湿排粉煤灰在排入储灰场后的沉积过程中，部分水分向地下渗透，造成地下水污染。并且，已沉积在储灰场的粉煤灰表面层脱水后，其中的细灰易于随风扬起，从而造成周围地区严重的大气粉尘污染，破坏人类的生态环境。因此，开发扩大综合利用湿排粉煤灰资源已得到各级政府的重视。
粉煤灰属于火山灰类活性物质，当粉煤灰所在体系中同时存在水分和氢氧化钙的条件下，粉煤灰粒子的外表面层将首先水化，生成带负电荷的铝硅酸根阴离子团，吸附上由氢氧化钙溶解生成的钙离子，即完成了水热反应，在粉煤灰粒子周围生成一层C-S-H凝胶，这种C-S-H凝胶具有水硬性，因而它是构成筑路、建材领域产品强度的关键组分。学术界把粉煤灰参加水热反应的能力称为火山灰活性。这就是湿排粉煤灰应用于筑路用混合料和粉煤灰砖生产中的基本原理。利用湿排粉煤灰生产筑路混合料和粉煤灰砖是目前开发综合利用湿排粉煤灰的主要途径。例如，在现有的利用湿排粉煤灰为原料的筑路混合料中，其体积配方是碎石∶湿排粉煤灰∶石灰料＝3∶2∶1。这种预先在工厂拌合均匀的混合料，一般铺在道路的基层，经碾压实后，上面再铺沥青路面，依靠湿排粉煤灰与石灰粉之间发生缓慢的水热反应，生成水硬性的C-S-H凝胶，使路基逐渐形成了一定的强度和抗水渗透能力。
湿排粉煤灰在水的长期浸泡过程中，粉煤灰粒子表面层水化后带负电荷，易于从外界吸附上其它杂质类阳离子而钝化，在以后利用湿排粉煤灰为原料生产筑路及建材产品过程中，遇到氢氧化钙时发生水热反应的能力就会降低。因此，湿排粉煤灰的火山灰活性明显低于同细度的干排粉煤灰。湿排粉煤灰主要是由三种不同细度组分的灰渣，即II级灰、III级灰和炉底灰组成的混合友。II级灰产自于电厂锅炉烟气，由电除尘器收集并由水冲入湿排粉煤灰中。II级灰主要是由粒径1-100μm的球状玻璃体微珠组成，其细度范围是0.045mm方孔筛筛余12-20％，故II级灰是湿排粉煤灰中细度最高的组分，由于具有较高的比表面积，因而火山灰活性也最高。III级灰也产自于电厂锅炉烟气，由电除尘器收集并由水冲入湿排粉煤灰中。III级灰主要是由粒度较大的不规则玻璃体组成，细度范围是0.045mm方孔筛筛余20-45％，因而其火山灰活性低于II级灰。炉底渣是电厂锅炉已熔融的炉渣水淬后的产物，粒径一般大于III级灰，因而火山灰活性最低。由于湿排粉煤灰中的II级灰、III级灰和炉底渣三者之间比例随机变化相当大，所以与干排粉煤灰相比，湿排粉煤灰的火山灰活性不仅比较低，而且波动也较大。这就是导致湿排粉煤灰在筑路和制砖等产品生产中出现质量问题的重要因素，这也是湿排粉煤灰在筑路、建材等领域中未能大规模开发应用的根本原因。
本发明的目的就是要提供一种湿排粉煤灰的化学预处理方法，解决湿排粉煤灰火山灰活性较低和波动较大的缺点，使之能在筑路、建材等领域中得到大规模开发应用。
实现本发明的湿排粉煤灰化学预处理的具体步骤是1.活化掺合料的选用(1)石灰粉选用f-CaO＞60％、MgO＜5％、细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％、消解时间不超过5分钟的快速建筑石灰粉。或是选用水分＜30％，干基中Ca(OH)2＞80％的电石渣来代替石灰粉。
(2)石膏粉选用SO32-＞30％、细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％的天然二水石膏粉。或是选用水分＜30％、干基中SO32-＞30％的化学石膏，包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬酸石膏来代替天然二水石膏粉。
(3)晶种选用细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％的方解石粉作为晶种。或是采用白云石粉来代替方解石粉。
2.湿排粉煤灰混合料的配料按下列配合比配制(重量)％湿排粉煤灰70-90；石灰粉5-20；天然二水石膏粉3-15；方解石粉1-10。
水料比为0.2-0.4。
3.碾压混合处理把秤量好的各种原料和配料用水加入湿式轮碾混合机中进行碾压混合处理，使物料得到均匀混合。
4.静置陈化处理把碾压混合处理好的物料堆放到温度为20-40℃、相对湿度＞50％的陈化仓中静置3-5天，完成静置陈化处理，制备出可用于配制筑路及制砖等建材制品原料中的湿排粉煤灰混合料。
在湿排粉煤灰的化学预处理中，采用碾压混合处理的原因是湿排粉煤灰中含有一部分较细的II级灰，另外，加入到湿排粉煤灰混合料中的活化掺合料也较细，并具有粘性。当它们遇水后会自动结团，采用其它搅拌方式很难将这些料团打散，从而会影响物料混合的均匀性，采用湿式轮碾混合机则有利于碾碎这些料团，同时可赶走部分夹杂在物料中的气体，从而使物料中不同原料的粒子之间得到较紧密的接触，为水热反应提供较好的外部条件。由于物料处于松散堆放状态，离子的迁移速度很低，静置陈化过程有利于物料内部进行水热反应，生成C-S-H凝胶，从而使湿排粉煤灰得到显著的改性，具体表现为外形不规则的粉煤灰粒子，在其棱角突出的部分，由于内部结构缺陷较大而聚集了较高的内能，最易于被水化和发生水热反应，转化成C-S-H凝胶。也就是说，化学预处理过程可使粉煤灰粒子不规则的外形向球形化发展，可使物料的和易性、流动性及可塑性得到改善，有利于改善产品的成型工艺。此外，在湿排粉煤灰化学预处理过程中，生成具有水硬性的C-S-H凝胶，有利于提高产品的强度。另外，在湿排粉煤灰混合料中可直接掺用不经烘干的化学石膏和电石渣，这样不仅利用工业废料，同时又大幅度降低湿排粉煤灰混合料的生产成本。
本发明的湿排粉煤灰混合料还适用于利用湿排粉煤灰为原料的蒸压粉煤灰砖、免烧结粉煤灰砖、粉煤灰空心砌块、粉煤灰铺地砖、免烧结粉煤灰陶粒等建材制品的生产。
实现本发明的湿排粉煤灰化学预处理的具体方法是首先选用f-CaO＞60％、MgO＜5％、细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％、消解时间不超过5分钟的快速建筑石灰粉，SO32-＞30％、细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％的天然二水石膏和细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％的方解石作为湿排粉煤灰活化掺合料。掺合料选好后按下列配合比进行湿排粉煤灰混合料配料(重量)％湿排粉煤灰74-80；石灰粉7-15；二水石膏粉6-9；方解石粉2-4。水料比为0.2-0.4。把秤量好的各种原料和配料用水加入湿式轮碾混合机中进行碾压混合处理，使物料得到均匀混合，最后把碾压混合处理好的物料堆放到温度为20-40℃、相对湿度＞50％的陈化仓中静置3-5天，完成静置陈化处理，制备出可用于配制筑路及制砖等建材制品原料中的湿排粉煤灰混合料。
湿排粉煤灰混合料配料中的石灰粉可用水分＜30％、干基中Ca(OH)2＞80％的电石渣代替，二水石膏粉可用水分＜30％，干基中SO32-＞30％的化学石膏代替，方解石粉可用白云石粉代替。
湿排粉煤灰混合料配料(重量)％实例1湿排粉煤灰80；石灰粉7；二水石膏粉7；方解石粉3。
水料比为0.3。
实例2湿排粉煤灰混合料配料(重量)％湿排粉煤灰74；电石渣15；脱硫石膏8；白云石粉3。
水料比为0.权利要求
1.一种湿排粉煤灰的化学预处理方法，其特征在于首先选用石灰粉、石膏和晶种作为湿排粉煤灰的活化掺合料，然后进行湿排粉煤灰混合料的配料，把秤量好的各种原料和配料用水加入湿式轮碾混合机中进行碾压混合处理，使物料得到均匀混合，最后把碾压混合处理好的物料堆放到温度为20-40℃、相对湿度＞50％的陈化仓中静置3-5天，完成静置陈化处理，制备出可用于配制筑路及制砖等建材制品原料中的湿排粉煤灰混合料。
2.根据权利要求1所述的一种湿排粉煤灰的化学预处理方法，其特征在于作为湿排粉煤灰活化掺合料的石灰粉是f-CaO＞60％、MgO＜5％、细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％、消解时间不超过5分钟的快速建筑石灰粉；石膏粉是SO32-＞30％、细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％的天然二水石膏粉；晶种是细度达到0.08mm方孔筛筛余＜10％的方解石粉。
3.根据权利要求1所述的一种湿排粉煤灰的化学预处理方法，其特征在于湿排粉煤灰混合料按下列配合比配料(重量)％湿排粉煤灰70-90；石灰粉5-20；天然二水石膏粉3-15；方解石粉1-10。水料比为0.2-0.4。
4.根据权利要求2和3所述的一种湿排粉煤灰的化学预处理方法中使用活化掺合料，其特征在于作为活化掺合料的石灰粉可用水分＜30％、干基中Ca(OH)2＞80％的电石渣代替；天然二水石膏粉可用水分＜30％、干基中SO32-＞30％的化学石膏，包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬酸石膏来代替；方解石粉可用白云石粉来代替。
5.根据权利要求3所述的一种湿排粉煤灰的化学预处理方法中的湿排粉煤灰混合料配料，其特征在于湿排粉煤灰混合料按下列配合比配料(重量)％湿排粉煤灰74-80；石灰粉7-15；二水石膏粉6-9；方解石粉2-4。水料比为0.2-0.4。
全文摘要
本发明公开了一种湿排粉煤灰的化学预处理方法,主要是在湿排粉煤灰中加入活化掺合料,经过碾压混合处理和静置陈化处理,解决湿排粉煤灰火山灰活性较低和波动较大的缺点,使之能在筑路、建材等领域中得到大规模开发应用。另外,作为活化掺合料在湿排粉煤灰混合料中可直接掺用不经烘干的化学石膏和电石渣,这样不仅利用工业废料,同时又大幅度降低湿排粉煤灰混合料的生产成本。
文档编号C04B20/02GK1373102SQ0110909
公开日2002年10月9日 申请日期2001年2月28日 优先权日2001年2月28日
发明者徐尔昌, 刘根宏, 李成君 申请人:徐尔昌, 刘根宏, 李成君