专利名称：直接掺加分选粉煤灰的复合水泥的生产方法及制得的复合水泥的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料，更具体地说是一种粉煤灰复合水泥的生产方法，及以该方法制得的复合水泥。
背景技术：
粉煤灰复合水泥既能有效降低水泥成本、又能使大量急待处理的工业废弃物变废为宝，利国利民，因而有着相当的应用基础。
传统的生产方法中，粉煤灰复合水泥一律都将粉煤灰与其它混合材及水泥熟料共同过磨。所带来的问题不仅在于极大地影响了磨机产量，消耗机械和电能，同时，由于细灰原质活性受到破坏，较大地影响了其强度水平。基于现行的生产方法，我国GB-1344-77的规定，在粉煤灰复合水泥中，粉煤灰的掺入量相当有限。并且掺入量的增加，水泥强度也随之下降。若是粉煤灰的掺入量超过40％，则标准稠度用水量增大，凝结时间延长，尤其是早期强度降低幅度很大，水泥性能将发生较显著的变化，影响正常使用。实际生产中，生产425#水泥，粉煤灰的掺入量很难突破20％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种直接掺加分选粉煤灰的复合水泥的生产方法及制得的复合水泥。不仅可减少能耗、提高水泥产量，而且能通过保持分选粉煤灰的活性，提高强度，改善性能，从而可加大分选粉煤灰在复合水泥中的用量，更进一步降低复合水泥成本。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明复合水泥的生产方法的特点是具备如下工艺过程(1)、水泥熟料与除分选粉煤灰之外的其它混合材共同投入磨机，经磨制得细料；(2)、作为混合材之一的分选粉煤灰不经磨制直接与上述步骤(1)所得细料共同投入选粉机进行分选；(3)、上述步骤(2)中分选出的水泥细灰作为成品入库，粗灰回磨；(4)、重复上述过程。
以上述方法制得的复合水泥，其特点是所述分选粉煤灰的用量为15-50％、其它混合材的用量为15-30％、水泥熟料用量为30-60％。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在本发明不仅可有效地减少能耗、大大提高水泥产量，而且能通过保持分选粉煤灰的活性，提高强度，改善性能，从而可加大分选粉煤灰在复合水泥中的用量，更进一步降低复合水泥成本。
理论和实践均表明，分选粉煤灰比一般磨细灰具有更好的品质，它掺入水泥后，能进一步强化粉煤灰的活性效应，微集料效应和形态效应。因此，掺分选粉煤灰较之掺磨细灰的水泥具有更好的强度性能。分选粉煤灰这种作用由以下特点所决定1、具有很高的分散度。分选粉煤灰的比表面积高达5000-6000cm2/g，小于60μm的细颗料占95％以上，比一般磨细灰的分散度高。分散度越高，其化学内能和表面自由能就越大，本身的化学活性也越高。其粒径越小，在液相中的扩散速度越快，使粉煤灰与水泥水化产物之间的二次吸附反应速度加快。通过这一反应，吸收了液相中的Ca(OH)2，使体系碱度降低，又促进了水泥熟料的水化。因此，使水泥石中水泥的水化速度加快，水化程度增加，低碱性的水化硅酸钙微晶增多，而粗大的Ca(OH)2结晶减少。前者正是水泥石强度的主要来源。所以，分选粉煤灰的高分散度强化了粉煤灰的活性效应。
2、空心玻璃微珠含量高。微珠本身吸附水量少，又可起“滚珠”的作用。分选粉煤灰可以使水泥浆体的需水量大为降低，同时，这些粒径不等的微珠分布在浆体中，能增强其保水性和均质性，从而有效地改善了水泥石的结构状态，使孔隙率下降，密实度提高。也就是说，进一步发挥并强化了粉煤灰的形态效应。
3、水泥胶砂强度高。用分选粉煤灰作水泥混合材，当掺入量在40％以内时，不同掺量的水泥胶砂90天强度均高于掺一般磨细灰的水泥胶砂强度。当掺量为20％时，28天龄期强度可接近同龄期的纯水泥胶砂强度。其90天强度与同龄期纯水泥胶砂强度也基本相同。因此，分选粉煤灰是比一般磨细粉煤灰品质更为优良的水泥混合材，用分选粉煤灰直接作为水泥混合材，在技术、性能上更为优越。
4、从细度指标来看，III级以上灰在45微米以下约占40％-80％，特别是5-30微米的颗粒活性高，是水泥石重要来源，其中厚壁空心微珠本身抗压强度在700Mpa左右。基于此，III级灰完全可以不经磨机，直接进入水泥厂选粉机均化复合。从烧失量指标来看，全国绝大多数电厂粉煤灰的烧失量很小，一般都小于5％，即便是烧失量大的也基本在10％以下，其它各项指标基本都满足IIIII级的指标要求。
沿江某石化系统热电厂分选粗灰质量检验结果，除细度经0.045mm方孔筛筛余量达到78％，不符合III级标准，其他指标如需水量111％、烧失量4.92％、含水量0.22％、三氧化硫0.14％，全部符合I灰标准。
根据上述分选粉煤灰的具体情况，应重点解决高于45微米，达到78％的这部分粗灰的磨细问题。而国标对于水泥细度要求标准是80微米方孔筛筛余10％以下，进而高于水泥细度标准的粗灰已经所剩无几了，充其量也只在10％以下。而现行过磨法实际只是为磨10％粗灰，却将90％的符合水泥细度的标准灰放在一起过磨，显然不合理。
具体实施例方式本实施例中的分选粉煤灰直接掺入不过磨，生产方法具体工艺过程为
1、水泥熟料与除分选粉煤灰之外的其它混合材共同投入磨机，经磨制得细料。
2、作为混合材之一的分选粉煤灰不经磨制直接与上述步骤1所得细料共同投入选粉机进行分选。分选粉煤灰的投料方式是，在磨机磨尾、螺旋输送铰刀输送线中部切口，安装漏斗，再用小型螺旋输送铰刀，经电子称计量输入。
3、上述步骤2中分选出的水泥细灰作为成品入库，粗灰回磨；4、重复上述过程。
按照以上方法，各种矿物的用量以重量百分比计为分选粉煤灰15-50％、 其它混合材15-30％、水泥熟料30-60％。
对于火山灰质类混合材，分选粉煤灰的用量为15-40％、其它混合材的用量为15-25％、水泥熟料用量为40-60％。其中，火山灰质混合材包括烧煤矸石、烧页岩、烧粘土、浮石、煤渣等。由于火山灰质混合材与分选粉煤灰同质同性，为了避免同质材料掺量过多而引起强度下降，因此，火山灰质混合材应根据实际生产需要控制掺入量。对于火山灰质材料，适宜矿渣、硫酸盐类材料。或是采用碱性废渣矿物与石灰渣。这对火山灰材料的改性、激发有促进作用，同时减水增强，改善其部分不利于水泥的性能，提高分选灰加入量和水泥质量。
对于掺有硫酸盐类废渣，或是碱性废渣，或是碳酸盐类废渣，及各类对粉煤灰有激发改性作用的矿物的混合材，分选粉煤灰的用量为25-50％、其它混合材的用量为15-25％、水泥熟料用量为30-50％。其中，硫酸盐类废渣包括明矾石、二水石膏、无水石膏、硫酸渣、硫酸铝渣、金属废矿、有色金属盐矿尾矿砂等。碱性废渣包括石灰窑渣(残留10-20％氧化钙)。碳酸盐类废渣包括磷石膏等。
具体实施中，在以上基础上，还可以加入0～15％的废酸水石灰渣或硫铁矿废渣作为激发材料。一方面，以确保具有一定量的混合材的掺入，以保持水泥矿物优良结构的合理性；另一方面，确保磨尾直接掺入的分选粉煤灰达到足够的量，使水泥成本降到最低限度，并使水泥性能得到更进一步的改善。
本实施例中作为激发剂的废酸水石灰渣是用生石灰处理工矿企业废酸水后的残存物，也称废酸水石灰渣。工矿废酸水流量大，为处理它，生石灰用量也大，石灰渣也多。目前，这种废渣除填路以外，尚未作其它利用。石灰渣吸收废酸水后，废酸水不仅裂解了石灰渣中硅、铝矿物，同时也与部分残留氧化钙化合成新生硫酸钙。当进入水泥水化体系后，在碱性环境中快速反应，除了疏解水化体系中的其他矿物，自身的活性硅、铝、钙也参与二次水化，生成胶凝材料，为水泥石早期强度作出积极和贡献。
关于硫铁矿废渣，我国年产硫铁矿约为2000万吨，达不到制酸要求品位的废矿约1000万吨。多年来，废矿堆存约一亿吨。硫铁矿废渣含量约3-15％。硫铁矿废渣除部分硫、铁以外，还有黄铜矿、闪锌矿、方铝矿，常含硒、金、银，大部分是脉石SiO2(CaCO3)、微量重金属等，矿物成份复杂。硫铁矿废渣磨细遇水后，在水泥水化体系中，受碱性激发，硅、钙矿物逐渐活化，部分硫化物强烈地激发着其他水泥矿物，其它微量有色金属和重金属也积极促进了水泥水化体系，起着减水、增强之作用。
若是混合材中铝质矿物含量高，适宜掺石膏类材料，同时需要适量石粉生成部分碳酸铝酸盐盐矿物，以调节和避免因石膏过量的存在，造成钙矾石过量而形成的有害膨胀。
若是硫酸盐、磷酸盐、有色金属盐类废渣材料掺入过多，宜采用补钙平衡法，例如石灰渣。有条件也可以适当掺少量明矾石，以促进早强。
表1为在不同材料、不同配料比例下的水泥强度物检报告表。
表1中具体材料的配比为(重量份数)例1水泥熟料60份、混合材为火山灰质类烧石灰渣20份、分选粉煤灰20份。
例2水泥熟料55份、混合材为火山灰质类沸石20份、作为改性激发材的碳酸盐类石粉5份、分选粉煤灰20份。
例3、水泥熟料50份、混合材为火山灰质类包括水排粉煤灰10份和矿渣类钢渣15份、作为改性激发材的碳酸盐类石粉5份、分选粉煤灰20份。
例4、水泥熟料40份，混合材为火山灰质类烧页岩15份、作为改性激发材的硫铁矿废渣10份、碳酸盐类石粉5份，以及分选粉煤灰30份。
本发明方法可以生产各类不同标号、不同品种的的水泥，对于生产425号以上标号的水泥更显其独特的高性能、高质量、低成本的优势。
表1(以重量份数计)
权利要求
1.直接掺加分选粉煤灰的复合水泥的生产方法，其特征是具备如下工艺过程a、水泥熟料与除分选粉煤灰之外的其它混合材共同投入磨机，经磨制得细料；b、作为混合材之一的分选粉煤灰不经磨制直接与上述步骤a所得细料共同投入选粉机进行分选；c、上述步骤b中分选出的水泥细灰作为成品入库，粗灰回磨；d、重复上述过程。
2.一种以权利要求1所述方法制得的复合水泥，其特征是所述分选粉煤灰的用量为15-50％、其它混合材的用量为15-30％、水泥熟料用量为30-60％。
3.根据权利要求2所述的复合水泥，其特征是对于火山灰质类混合材，分选粉煤灰的用量为15-40％、其它混合材的用量为15-25％、水泥熟料用量为40-60％。
4.根据权利要求2所述的复合水泥，其特征是对于掺有硫酸盐类废渣，或是碱性废渣，或是碳酸盐类废渣，及各类对粉煤灰有激发改性作用的矿物的混合材，分选粉煤灰的用量为25-50％、其它混合材的用量为15-25％、水泥熟料用量为30-50％。
5.根据权利要求2或3或4所述的复合水泥，其特征是加入0-15％的废酸水石灰渣或硫铁矿废渣作为激发材料。
全文摘要
直接掺加分选粉煤灰的复合水泥的生产方法及制得的复合水泥，其特征是工艺过程为水泥熟料与除分选粉煤灰之外的其它混合材共同投入磨机，经磨制得细料；作为混合材之一的分选粉煤灰不经磨制直接与上述步骤所得细料共同投入选粉机进行分选；分选出的水泥细灰作为成品入库，粗灰回磨；重复上述过程，制得复合水泥。复合水泥成份为分选粉煤灰15－50％、其它混合材15－30％、水泥熟料30－60％。本发明不仅可有效减少能耗、大大提高水泥产量，而且能通过保持分选粉煤灰活性，提高强度，改善性能，从而可加大分选粉煤灰在复合水泥中的用量，更进一步降低复合水泥成本。
文档编号C04B7/00GK1450013SQ0213844
公开日2003年10月22日 申请日期2002年10月14日 优先权日2002年10月14日
发明者吴发辉, 方凤娇, 吴艳 申请人:吴发辉