專利名稱：高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝及粉磨工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝及粉磨工藝。
背景技術(shù)：
水泥，粉狀水硬性無機(jī)膠凝材料。加水?dāng)嚢韬蟪蓾{體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅(jiān)固耐久，廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國防等工程。目前，國內(nèi)生產(chǎn)水泥的工藝主要包括生料制備、熟料煅燒和粉磨(水泥制成)三個(gè)工序。生料制備中的生料包括石灰質(zhì)原料(石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊等，占總重量的65 75% ),粘土質(zhì)原料(黃土、粘土、頁巖、泥巖等，占總重量的10 25% )，校正原料(鐵礦石、硫鐵礦渣、砂巖、粉砂巖等，占總重量的5 15% )。生料制備分干法和濕法兩種。干法一般采用閉路操作系統(tǒng)，即原料經(jīng)磨機(jī)磨細(xì)后， 進(jìn)入選粉機(jī)分選，粗粉回流入磨再行粉磨的操作，并且多數(shù)采用物料在磨機(jī)內(nèi)同時(shí)烘干并粉磨的工藝，所用設(shè)備有管磨、中卸磨及輥式磨等。濕法通常采用管磨、棒球磨等一次通過磨機(jī)不再回流的開路系統(tǒng)，但也有采用帶分級(jí)機(jī)或弧形篩的閉路系統(tǒng)的。煅燒熟料的設(shè)備主要有立窯和回轉(zhuǎn)窯兩類，立窯適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的工廠，大、 中型廠宜采用回轉(zhuǎn)窯。窯筒體立置不轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為立窯。分普通立窯和機(jī)械化立窯。普通立窯是人工加料和人工卸料或機(jī)械加料，人工卸料；機(jī)械立窯是機(jī)械加料和機(jī)械卸料。機(jī)械立窯是連續(xù)操作的，它的產(chǎn)、質(zhì)量及勞動(dòng)生產(chǎn)率都比普通立窯高，近年來，大多數(shù)立窯已被回轉(zhuǎn)窯所取代。窯筒體臥置(略帶斜度，約為3%)，并能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱為回轉(zhuǎn)窯。分煅燒生料粉的干法窯和煅燒料漿(含水量通常為35%左右)的濕法窯。在粉磨(水泥制成)生產(chǎn)工序中主要包括的物料有熟料(熟料中的主要礦物有 硅酸三鈣C3S硅酸二鈣C2S鋁酸三鈣C3A鐵鋁酸四鈣C4AF)、石膏、礦渣(礦渣是冶煉生鐵時(shí)的副產(chǎn)品，主要組成有硅酸鈣、硅酸鎂、鋁硅酸鈣、鋁硅酸鎂等)、粉煤灰、激發(fā)劑(主要包括硫酸鹽激發(fā)劑和堿激發(fā)劑)等，經(jīng)計(jì)量配料后全部進(jìn)入一臺(tái)磨機(jī)進(jìn)行粉磨，粉磨完后即制得成品。其中，粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，我國燃煤電廠粉煤灰的主要氧化物組成為Si02、Al203、Fe0、Fi5203、Ca0、Ti02、Mg0、K20、 Na2O, SO3、MnO 等。由于各種原材料物料特性差異較大，主要是各種物料本身的原始粒度、易磨性、水份、溫度不同，一起粉磨勢必造成顆粒小且易磨的物料先達(dá)到成品需要的細(xì)度，而顆粒大且難磨的物料還未達(dá)到成品需要的細(xì)度。若不繼續(xù)粉磨，產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足要求，若繼續(xù)粉磨，勢必造成部分物料過粉磨，造成能源浪費(fèi)和生產(chǎn)成本升高，水泥性能下降。如今，采用粉煤灰作為水泥的混合材，其用量呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，已成為僅次于礦渣的第二大水泥生產(chǎn)用混合材料。粉煤灰本身具有良好的火山灰性和潛在水硬性能，與水泥混合后，水化生成水化硅酸鈣凝膠，起到增強(qiáng)的作用；另一方面由于粉煤灰中會(huì)有大量微珠，具有較小比表面積，因此在混凝土用水量不變的情況下，可以有效地改善混凝土及砂漿的和易性。粉煤灰作為電廠的固體排放物，其處理難度比較大、處理費(fèi)用高，同時(shí)粉煤灰堆放對(duì)環(huán)境有危害，主要是占地及隨風(fēng)飛揚(yáng)、污染大氣和周圍環(huán)境。高摻粉煤灰可以解決粉煤灰高費(fèi)排放和環(huán)境污染問題，并將廢棄物轉(zhuǎn)化為再生資源。但目前我國的粉煤灰水泥或復(fù)合水泥中粉煤灰的摻量較低，一般為20-30 %，其潛在的化學(xué)活性未得到充分發(fā)揮，當(dāng)其摻量加大時(shí)，水泥的強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，迫切需要解決水泥生產(chǎn)中不能高摻粉煤灰的技術(shù)難題，需要提供一種高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝，減少污染，降低能耗，提高水泥的質(zhì)量、產(chǎn)量、降低水泥成本等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝和粉磨工藝。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，包括以下步驟a、將40 55重量份熟料和5 6重量份石膏粉磨，使其比表面積大于350m2/kg，0. 08mm方孔篩篩余小于2% ；b、將步驟a中磨細(xì)的熟料和石膏與40 50重量份粉煤灰、0. 4 0. 6重量份激發(fā)劑混合粉磨，使其比表面積大于400m2/kg，0. 08mm方孔篩篩余在1 1. 5%之間。其中，在上述工藝方法的熟料的用量中，15 20重量份的熟料可用相同重量的礦渣替換。其中，上述工藝方法所述激發(fā)劑由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺組成，其按重量配比為碳酸鈉8 12%、硫酸鈉86 90%、三乙醇胺1. 5 2. 5%。進(jìn)一步的，所述激發(fā)劑按重量配比優(yōu)選為碳酸鈉10%、硫酸鈉88%、三乙醇胺
2 % ο其中，上述工藝方法步驟a中熟料和石膏的用量優(yōu)選為熟料45 50重量份、石膏5. 5重量份。其中，上述工藝方法步驟b中粉煤灰和激發(fā)劑的用量優(yōu)選為粉煤灰45 50重量份、激發(fā)劑0.5重量份。高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝，包括生料制備、熟料煅燒和粉磨(水泥制成)三個(gè)工序，其中，粉磨工序采用上述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝。本發(fā)明工藝方法的有益效果為此工藝有利于分別控制熟料和粉煤灰細(xì)度，達(dá)到物料共同磨細(xì)，并縮小了粉煤灰與熟料的活性差距，使兩者的水化反應(yīng)有一個(gè)較好的匹配； 并且，本發(fā)明方法中采用特定的激發(fā)劑；方法的改進(jìn)和原料的選用兩者綜合作用，從而提高了水泥的早期強(qiáng)度和粉煤灰在水泥中的摻量，減少污染，降低能耗，提高水泥的質(zhì)量、產(chǎn)量、 降低水泥成本等，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用；同時(shí)提高了磨機(jī)的研磨效率，本發(fā)明方法經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著，具有很好的推廣前景。
具體實(shí)施例方式高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，包括以下步驟a、將40 55重量份熟料和5 6重量份石膏粉磨，使其比表面積大于350m2/kg，0.08mm方孔篩篩余(細(xì)度)小于2% ；其中，熟料和石膏的用量優(yōu)選為熟料45 50重量份、石膏5. 5重量份。b、將步驟a中磨細(xì)的熟料和石膏與40 50重量份粉煤灰、0. 4 0. 6重量份激發(fā)劑混合粉磨，使其比表面積大于 400m2/kg,0. 08mm方孔篩篩余在1 1. 5%之間；其中，粉煤灰和激發(fā)劑的用量優(yōu)選為粉煤灰45 50重量份、激發(fā)劑0. 5重量份。所述激發(fā)劑由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺組成，其按重量配比為碳酸鈉8 12%、硫酸鈉86 90%、三乙醇胺1. 5 2. 5%，優(yōu)選重量配比為碳酸鈉10 %、硫酸鈉88%、三乙醇胺2%。其中，在熟料的用量中，15 20重量份的熟料可用相同重量的礦渣替換。高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝，包括生料制備、熟料煅燒和粉磨(水泥制成)三個(gè)工序，其中，粉磨工序采用上述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝。本發(fā)明工藝方法有利于分別控制熟料和粉煤灰細(xì)度，達(dá)到物料共同磨細(xì)，并縮小了粉煤灰與熟料的活性差距，因?yàn)榉勖夯以郊?xì)，其活性成分參與反應(yīng)的表面積越大，反應(yīng)速度則越快，反應(yīng)程度也越充分(熟料和粉煤灰的活性主要是指其對(duì)水泥強(qiáng)度發(fā)揮的作用， 如熟料與粉煤灰活性差距較大，則兩者對(duì)水泥強(qiáng)度的貢獻(xiàn)不能達(dá)到最大化，造成物料活性的浪費(fèi)。普通粉磨工藝熟料與粉煤灰的活性差距較大，主要是因?yàn)椴荒苓_(dá)到共同磨細(xì)，粉煤灰粒度小，易磨性好，熟料粒度大，易磨性差，如不縮小差距則會(huì)出現(xiàn)當(dāng)粉煤灰已經(jīng)磨細(xì)時(shí)， 熟料還沒有全部磨細(xì)，如繼續(xù)粉磨則會(huì)出現(xiàn)粉煤灰和部分熟料過細(xì)而部分熟料還沒有磨細(xì)，致使粉磨電耗增加，產(chǎn)量降低，生產(chǎn)成本升高)，使兩者的水化反應(yīng)有一個(gè)較好的匹配， 因?yàn)榉勖夯翌w粒越細(xì)，微細(xì)顆粒越多，越能均勻有效地填充到水泥顆粒之中，堵截混凝土內(nèi)的泌水通道，減少泌水；越能大幅度地減少漿體內(nèi)的液體流動(dòng)，增強(qiáng)了混凝土拌合物的黏聚性，從而提高了水泥的早期強(qiáng)度和粉煤灰在水泥中的摻量，同時(shí)提高了磨機(jī)的研磨效率。本發(fā)明采用堿類、硫酸鹽類的特定的復(fù)合化學(xué)激發(fā)劑，同時(shí)摻入一些提高水泥比表面積的醇胺類材料。該復(fù)合的激發(fā)劑一方面通過物理或化學(xué)吸附作用于粉磨物料顆粒表面，減少顆粒間的磨擦力和粘附力，使顆粒間的滑動(dòng)變得容易，增加物料的流動(dòng)性，從而改善磨內(nèi)的粉磨工況，最終改善粉磨效果；有效的防止或減少團(tuán)聚現(xiàn)象，平衡顆粒表面靜電， 降低表面張力和表面能，使顆粒間的靜電凝聚力得以屏蔽，清除包球糊磨現(xiàn)象；有效消除導(dǎo)致微裂紋再愈合和細(xì)顆粒聚集作用的各種作用力，使裂紋趨向擴(kuò)展，防止細(xì)顆粒團(tuán)聚，特別是細(xì)磨階段，起到良好的分散作用。另一方面化學(xué)物質(zhì)與水泥中的鋁、硅、鈣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有增強(qiáng)功能的中間物質(zhì)，同時(shí)造成水泥中氧化物晶格缺陷，增加水泥活性從而提高水泥強(qiáng)度，改善水泥性能。同時(shí)水泥顆粒在比表面積增大過程中也發(fā)生了一定的物理化學(xué)變化，這些變化更有利于化學(xué)激發(fā)物質(zhì)與其表面發(fā)生活化反應(yīng)，進(jìn)一步激發(fā)出水泥顆粒潛在的水化活性。在提高水泥混合材摻量上，本發(fā)明的激發(fā)劑有顯著優(yōu)勢。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例一用本發(fā)明方法生產(chǎn)高摻粉煤灰水泥及其性能原料準(zhǔn)備激發(fā)劑按重量配比將碳酸鈉10%、硫酸鈉88%、三乙醇胺2%混合均勻備用。熟料來源于攀枝花瑞豐水泥有限公司，是按普通水泥生產(chǎn)方法經(jīng)生料制備和熟料煅燒工序制得，熟料達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21372-2008 ；粉煤灰來源于攀煤矸石發(fā)電有限公司， 達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1596，石膏來源于攀枝花平地石膏廠，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5483。
先將熟料和石膏按表1所示的質(zhì)量進(jìn)行稱量，混合后粉磨，粉磨時(shí)間大于30分鐘， 使熟料和石膏混合物的比表面積大于350m2/kg，0. 08mm方孔篩篩余小于2%。將磨細(xì)的熟料和石膏與表1中所示重量的粉煤灰、激發(fā)劑混合粉磨，使其比表面積大于400m2/kg，0. 08mm方孔篩篩余在1 1. 5%之間，混合均勻后制得水泥成品。按照水泥檢測方法國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671，得到水泥的產(chǎn)品性能，詳見表2。表1實(shí)施例一原料用量
權(quán)利要求
1.高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，其特征在于包括以下步驟a、將40 55重量份熟料和5 6重量份石膏粉磨，使其比表面積大于350m2/kg，0.08mm方孔篩篩余小于2% ；b、將步驟a中磨細(xì)的熟料和石膏與40 50重量份粉煤灰、0.4 0. 6重量份激發(fā)劑混合粉磨，使其比表面積大于400m2/kg，0. 08mm方孔篩篩余在1 1. 5%之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，其特征在于在熟料的用量中， 15 20重量份的熟料用相同重量的礦渣替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，其特征在于所述激發(fā)劑由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺組成，其按重量配比為碳酸鈉8 12%、硫酸鈉86 90%、三乙醇胺1.5 2. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，其特征在于激發(fā)劑按重量配比為碳酸鈉10 %、硫酸鈉88%、三乙醇胺2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，其特征在于步驟a中熟料和石膏的用量分別為熟料45 50重量份、石膏5. 5重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，其特征在于步驟b中粉煤灰和激發(fā)劑的用量分別為粉煤灰45 50重量份、激發(fā)劑0. 5重量份。
7.高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝，包括生料制備、熟料煅燒和粉磨三個(gè)工序，其特征在于 粉磨工序采用權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的高摻粉煤灰水泥粉磨工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高摻粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝及粉磨工藝，屬于建筑材料生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明是要解決水泥生產(chǎn)中粉煤灰摻量低的技術(shù)難題。高摻粉煤灰水泥粉磨工藝，包括以下步驟a、將40～55重量份熟料和5～6重量份石膏粉磨，使其比表面積大于350m2/kg，0.08mm方孔篩篩余小于2％；b、將步驟a中磨細(xì)的熟料和石膏與40～50重量份粉煤灰、0.4～0.6重量份激發(fā)劑混合粉磨，使其比表面積大于400m2/kg，0.08mm方孔篩篩余在1～1.5％之間。本發(fā)明方法提高了粉煤灰在水泥中的摻量，減少污染，降低能耗，提高水泥的質(zhì)量、產(chǎn)量、降低水泥成本，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，本發(fā)明方法經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著，具有很好的推廣前景。
文檔編號(hào)C04B7/52GK102173619SQ201110052449
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉玉林, 李兆宏, 李培樹, 莫光斌, 鄭守全, 陳賢樹 申請(qǐng)人:攀枝花九鼎建材有限責(zé)任公司