一种固废基缓凝剂及其制备方法

本发明属于工业固体废弃物资源化利用，具体涉及一种固废基缓凝剂及其制备方法。

背景技术：

1、循环流化床(cfb)燃煤技术是一种新型的洁净煤燃烧技术，相比于普通煤粉炉，cfb锅技术具有燃烧适应性广、燃烧强度大、固硫效率高，能煅烧煤矸石、煤泥等低热值燃料等优势，在火力发电领域迅速发展。循环流化床锅炉的固体废弃物-cfb灰渣(燃烧后随烟气抽走经收尘器收集得到的称为“cfb飞灰”，从炉底排出的炉渣称为“cfb炉渣”，两者统称“cfb灰渣”)排放量较高，急需解决cfb灰渣的处理及资源化利用问题。然而，由于cfb灰渣具有f-cao、so3含量高、疏松多孔、需水量大等特性，制约了其在建材领域的规模化应用。

2、在传统水泥生产过程中，为防止其凝结过快以致无法施工，通常加入天然二水石膏作为水泥缓凝剂来调节水泥的凝结时间。也有研究表明，采用天然硬石膏或工业副产石膏代替天然二水石膏作为水泥缓凝剂也可一定程度上调节水泥凝结时间的作用。但天然硬石膏结构致密，溶解缓慢，水化活性低，一般不能直接使用，需采用物理或化学方法进行活性激发或改性。cfb炉渣因其产生过程的固硫作用，存在大量的硬石膏和游离氧化钙，因此可利用cfb炉渣中所含有的硬石膏代替普通天然二水石膏用作水泥缓凝剂。但cfb炉渣中的硬石膏(ⅱ-caso4)是在850～900℃的高温下烧成，具有与传统二水石膏或天然石膏不同的性质，其溶解速度很慢，容易在水化后期溶解参与反应，进而对水泥安定性造成不利影响。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种利用cfb炉渣制备的固废基缓凝剂，可有效提高对水泥基体系的缓凝性能，并兼顾良好的早期和后期强度；通过较简单的手段实现cfb炉渣等工业废弃物的综合利用，具有重要的经济和环境效果。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种固废基缓凝剂，将预处理cfb炉渣与电石渣混合，进行粉磨得到；其中，预处理cfb炉渣是通过将cfb炉渣依次进行筛分、复合分离液处理得到。

4、上述方案中，所述筛分步骤为过0.6mm孔径的方孔筛。

5、上述方案中，所述复合分离液处理步骤包括：将筛分所得小粒径cfb炉渣加入复合分离液中，混合均匀，密封处理，得浮渣和沉渣；取沉渣，进行洗涤、干燥(50～60℃)。

6、上述方案中，所述复合分离液为无水乙醇、四溴乙烷的混合物，其密度为2.6～2.9g/cm3

7、上述方案中，所述小粒径cfb炉渣与复合分离液的质量比为1:20～30。

8、上述方案中，所述密封处理处理时间为8～12h。

9、优选的，所述密封处理期间，搅拌若干次。

10、上述方案中，所述预处理cfb炉渣的主要化学成分及其所占质量百分比包括：so310～20％，f-cao 1～10％，al2o3 35～50％，sio2 20～35％。

11、上述方案中，所述电石渣的用量占预处理cfb炉渣质量的2～5wt％。

12、上述方案中，所述电石渣是将电石泥在100～110℃下烘干6～12h得到。

13、上述方案中，所述电石渣的主要化学成分为ca(oh)2，其含量＞90wt％。

14、上述方案中，所述粉磨步骤包括：采用球磨机进行粉磨，磨机转速为20～22rpm，研磨体采用钢球，填充率为30～35％，研磨时间为2～5min。

15、上述方案中，所述固废基缓凝剂的粒径小于0.075mm，比表面积300～500kg/m3。

16、上述方案中，所述固废基缓凝剂在水泥中的掺量为15～30％，即可实现对水泥基材料缓凝和同步增强(3d以上强度)等效果。

17、本发明的原理为：

18、本发明以cfb炉渣为主要原料，首先进行筛分和有机溶液密度分离处理，可一定程度去除杂质并富集ⅱ-caso4；然后通过粉磨破坏cfb炉渣疏松多孔的结构，降低需水量，并结合电石渣有效促进钙硫组分的溶出，使cfb炉渣所引起的膨胀发生在塑性阶段，降低膨胀率；同时在电石渣碱性环境下，利用cfb炉渣中所含有的caso4和f-cao或电石渣中所含有的ca(oh)2与铝相反应在水泥基材料塑性阶段生成钙矾石(aft)，对水泥颗粒及水化产物形成包裹，达到实现较好的缓凝效果；此外也利用其所含有的活性sio2和al2o3水化提高早期和后期强度。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、1)本发明所述固废基缓凝剂，安定性良好，缓凝效果明显，并能显著提高水泥的早期和后期强度；

21、2)本发明可以大幅度消纳固废cfb炉渣，促进固废资源化利用；

22、3)本发明涉及的制备工艺过程简单，制备过程无污染，成本低，适合推广应用。

技术特征：

1.一种固废基缓凝剂，其特征在于，将预处理cfb炉渣与电石渣混合，进行粉磨得到；其中，预处理cfb炉渣是通过将cfb炉渣依次进行筛分、复合分离液处理得到。

2.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述筛分步骤为过0.6mm孔径的方孔筛。

3.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述复合分离液处理步骤包括：将筛分所得小粒径cfb炉渣加入复合分离液中，混合均匀，密封处理，得浮渣和沉渣；取沉渣，进行洗涤、干燥。

4.根据权利要求3所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述复合分离液为无水乙醇、四溴乙烷的混合物，其密度为2.6～2.9g/cm3。

5.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，预处理cfb炉渣的主要化学成分及其所占质量百分比包括：so3 10～20％，f-cao 1～10％，al2o3 35～50％，sio2 20～35％。

6.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述电石渣的用量占预处理cfb炉渣质量的2～5wt％。

7.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述电石渣的主要化学成分为ca(oh)2，其含量＞90wt％。

8.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述粉磨步骤包括：采用球磨机进行粉磨，磨机转速为20～22rpm，研磨体采用钢球，填充率为30～35％，研磨时间为2～5min。

9.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述固废基缓凝剂的粒径小于0.075mm，比表面积300～500kg/m3。

10.根据权利要求1所述的固废基缓凝剂，其特征在于，所述固废基缓凝剂在水泥中的掺量为15～30％。

技术总结
本发明公开了一种固废基缓凝剂，将预处理CFB炉渣与电石渣混合，进行粉磨得到；其中，预处理CFB炉渣通过将CFB炉渣依次进行筛分、复合分离液处理得到。本发明以CFB炉渣为主要原料，进行筛分、复合分离液处理，然后结合粉磨和电石渣，有效促进钙硫组分的溶出，使CFB炉渣所引起的膨胀主要发生在塑性阶段，并在水泥基材料塑性阶段生成钙矾石，对水泥颗粒及水化产物形成包裹，实现较好的缓凝效果；同时利用引入和激发的水化活性组分有效提高早期和后期强度。本发明通过较简单的手段实现CFB炉渣等工业废弃物的资源化利用，可有效提高对水泥基体系的缓凝性能，并兼顾良好的早期和后期强度，适合推广应用。

技术研发人员：周明凯,郭文斌,陈潇,陈立顺
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5