[发明专利]一种矿物材料火山灰活性改性方法及改性装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿物材料火山灰活性改性方法及改性装置。

背景技术

矿粉、粉煤灰等具有火山灰活性的矿物材料已经在混凝土中得到广泛应用，其作用不仅通过利用工业废渣而实现节能环保，更重要的是通过这些材料的应用，使得混凝土的性能得到显著改善。矿物材料与水泥水化产物氢氧化钙的反应称为火山灰反应，其反应能力被称之为矿物材料的火山灰活性或水化活性。由于一些矿物材料如粉煤灰的火山灰活性较低，采用其替代水泥制备的混凝土强度、尤其是早期强度降低，从而限制了其在混凝土中的掺量。

火山灰反应消耗了水泥的水化产物氢氧化钙，于是减少了氢氧化钙大块晶体与其他水泥水化产物的微观不良界面；同时，火山灰反应形成了低钙硅比的C-S-H凝胶产物，比水泥水化所形成的高钙硅比C-S-H凝胶产物结构更加稳定；另外，矿物材料替代水泥能够大幅度降低水泥的水化热，对大体积混凝土控制水化温升、减少混凝土结构内外温差应力引起的收缩开裂具有明显效果。所以，火山灰反应能够改善水泥石的微观结构，对水泥混凝土的耐久性有利。提高矿物材料的火山灰活性，就能够在满足强度要求的前提下增加其替代水泥的比例，在提高工业废渣利用率和降低生产成本的同时，可以进一步提高混凝土的质量，具有显著的实用价值和环保意义。

传统提高火山灰活性的方法可分为物理方法和化学方法，物理方法主要通过机械磨细使矿物颗粒的比表面积增加，从而增加反应面积和反应几率，但当材料磨细到一定细度时，继续提高细度所需的加工能耗将激增，所以，其活性提高水平受到限制。化学方法主要采用氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钠、氯化钙、无水硫酸钠、硅酸钠（水玻璃）、硝酸钠、三乙醇胺等材料对其进行“碱”激发和“氯盐、硫酸盐、硅酸盐、硝酸盐”等激发作用，其原理是激发矿物材料中结构较稳定的硅-氧化学键断裂，促进其与水泥的水化产物氢氧化钙发生反应。一般做法是将这些激发（也称改性）材料与矿物材料进行混合搅拌或混磨，有些则在混凝土生产中直接将激发材料溶入拌合水中或直接随砂、石、粉料加入搅拌机中。由于激发材料用量较低，一般小于矿物材料质量的1%，所以采用干混或混磨方法较难使之与矿物材料充分混合，受激发材料溶解度的限制，将其溶入拌合水中的方法也难以达到有效的激发材料用量，并且，易溶于水的碱激发材料会对水泥的凝结时间产生不利影响。

本发明方法采用流化床工艺，能够实现激发材料与矿物材料最有效的混合，可将雾化的激发材料微粒粘附或“种植”于矿物颗粒表面，从而实现对矿物材料火山灰活性的最优的效激发作用，并且生产能耗较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿物材料火山灰活性改性方法及改性装置。

本发明提出的矿物材料火山灰活性改性方法，具体步骤如下：

（1）将干燥的粉体矿物材料装在进料仓2中；

（2）将改性剂水溶液装进改性剂容器6中，开启雾化器7，使改性剂经雾化处理后通过水管11和喷头12进入流化床容器3中；

（3）打开气瓶1阀门，使气瓶1中的气体通过气管9进入流化床容器3中；

（4）打开进料仓2的阀门，使粉体矿物材料进入流化床容器3中，调节进料仓2阀门和气瓶1阀门，使粉料矿物材料在流化床容器3中呈现悬浮状态；

（5）悬浮的粉体矿物材料在流化床容器3中与雾化的改性剂充分混合后，通过加热管10进入减压筒4中，粉料由于气压下降而下落入收集容器5中，少量特别细小的粉体颗粒通过出气管13向上排出，经收尘器8收集后通过料管14进入收集容器5中；

（6）收集容器5中得到的即为经过改性的矿物材料。

本发明中，所述改性剂可以是氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钠、氯化钙、无水硫酸钠、硝酸钠或三乙醇胺等中至少一种。

本发明提出的矿物材料火山灰活性改性装置，由气瓶1、进料仓2、流化床容器3、减压筒4、收集容器5、改性剂容器6、雾化器7和收尘器8组成，其中：气瓶1通过气管9接于流化床容器3下部一侧，流化床容器3顶部设有进料仓2，改性剂容器6连接雾化器7，雾化器7通过水管11连接位于流化床容器3顶部的喷头12，流化床容器3上部一侧通过加热管10连接减压筒4上部一侧，减压筒4顶部通过出气管13连接收尘器8，收尘器8底部通过料管14连接收集容器5，减压筒4底部出口连接收集容器5进口。

本发明中，所述气瓶1采用空气压缩机或其他气体发生器，所使用的气体是空气或者是氮气。

本发明的有益效果：