[发明专利]粉煤灰游离氧化钙的消解方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰的处理方法，尤其涉及粉煤灰游离氧化钙的消解方法。

背景技术

粉煤灰是指现代大型燃煤锅炉在燃煤时将煤粉碾至100μm以下，然后煤粉与高速气流混合在一起，喷入炉膛燃烧带中，使煤粉颗粒中的有机物质得到充分燃烧，从烟气中回收的细粉即为粉煤灰。煤炭是由多种物质组成的混合物，其中不可燃烧的矿物质经燃烧后作为灰份被分解析出，冷却后成为灰或渣，它是由硅、铝、铁、钙、镁等氧化物组成的矿物残渣。粉煤灰的化学成分取决于燃煤的成分，氧化钙含量大于10%的粉煤灰称为高钙粉煤灰。

现有的粉煤灰在建材中的应用方法是将其作为有效组分掺入水泥或混凝土中。普通粉煤灰掺入硅酸盐水泥或混凝土中时，它能与水泥水化作用分解出来的氢氧化钙进行“二次反应”，生成具有胶凝能力的CSH胶凝。即普通粉煤灰不具有自硬性，普通粉煤灰需与纯硅酸盐水泥配合使用，作为活性胶凝材料其加入量有限，过多掺入只能作为惰性填充材料，其在硅酸盐水泥或混凝土中的掺入量有限。

高钙粉煤灰存在大量含有较多氧化钙的富钙玻璃珠和含铁较多的富铁玻璃珠，以及较多的CaO结晶体，甚至发现有C₃S、C₂S、C₃A、C₄A₃S等水泥熟料矿物成分存在。因此其活性远高于普通低钙灰，并具有一定的自硬性。但是高钙粉煤灰仍有一定的CaO以独立CaO晶体形式存在，这部分处于“死烧”状态的游离CaO，具有有利于激发活性和不利于安定性的双重性。

具体来说，粉煤灰中氧化钙在作为建筑材料使用时与水发生如下反应：

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

该反应具有明显的体积效应，即CaO生成Ca(OH)₂产生巨大体积变化，如果CaO属于活性状态，则在混凝土凝固之前反应完毕，不影响混凝土的性质；如果CaO不属于活性状态，而以独立CaO晶体的形式存在，这部分处于“死烧”状态的游离CaO（f-CaO），在混凝土凝固后继续反应生成Ca(OH)₂，由于体积效应导致混凝土龟裂，即安定性不合格。

目前围绕高钙粉煤灰的综合利用存在一定误区，一种方法是简单地进行研磨处理，提高粉煤灰的细度即表面活性，在研磨过程中处于“死烧”状态的游离CaO也变得更细，对其消解有一定作用，高钙粉煤灰在水泥中的掺入量可以提高约5%左右。另一种方法是加入大量消解剂，包括水、三乙醇胺、无机盐等，彻底消解游离CaO。这种方法一方面成本很高，另一方面大量使用消解剂，残留的无机盐会加速混凝土中钢筋的锈蚀，过量水残存在粉煤灰中，由于高钙粉煤灰具有自硬性会导致结块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有高钙粉煤灰作为建筑材料使用时存在的安定性不合格问题和大量使用消解剂处理成本高、易导致粉煤灰结块等问题，提高粉煤灰在水泥中的掺入比例。

本发明提供了一种粉煤灰游离氧化钙的消解方法，该方法是针对氧化钙含量大于10%（重量百分比）的粉煤灰，即所谓的高钙粉煤灰，在现有研磨处理的技术基础上喷入水雾，消解部分游离氧化钙，通过严格控制水雾喷入量与研磨时间从而避免结块，提高了粉煤灰在水泥中的掺入比例。

本发明的粉煤灰游离氧化钙的消解方法，包括如下步骤：

（1）将粉煤灰加入到球磨机，向球磨机中喷入水雾，其中，所述水雾喷入量与所述粉煤灰中游离氧化钙的重量比是1.5-2.0:1；

（2）将所述粉煤灰在水雾条件下进行研磨，所述粉煤灰在球磨机中的研磨时间控制在25-30分钟。

前述的粉煤灰游离氧化钙的消解方法，粉煤灰通过所述消解方法消解了的游离氧化钙的重量是消解前粉煤灰中游离氧化钙的重量的80%至90%。

另一方面，本发明提供了一种粉煤灰，由前述的消解方法制成。

前述的粉煤灰，其中，所述粉煤灰中游离氧化钙的重量是消解前游离氧化钙的重量的10%至20%。

前述的粉煤灰，其中，按重量百分比计，所述粉煤灰在水泥中的掺入比是20%-75%。

前述的粉煤灰，其中，按重量百分比计，所述粉煤灰在水泥中的掺入比是25%-70%。

前述的粉煤灰在制备水泥中的应用。

另一方面，本发明提供了一种水泥，按重量百分比计，含有前述的粉煤灰20-75%，水渣粉7-15%，水泥熟料粉13-65%。