[发明专利]一种循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料及其制备方法和应用，本发明的目的是为了解决现有的辅助胶凝材料制备的水泥混凝土早期强度低、收缩大、坍落度损失、成本高等技术问题；本发明采用的技术方案是：一种循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料，由以下重量百分比的原料组成：粉煤灰40～90％，炉渣5～50％和水渣2～10％；所述的粉煤灰中Al₂O₃≥30％，f‑CaO≤2％，SO₃≤3％；本发明制得的循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料比表面积大、活性指数高，可用于制作水泥，或替代部分水泥制备高强度混凝土，有利于改善混凝土的和易性和耐久性，提高混凝土的强度和抗渗等级，具有良好的施工性能，同时减少水泥熟料的使用，进而降低碳排放。

技术领域

本发明属于胶凝材料技术领域，具体涉及一种循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着水泥、混凝土技术的发展，辅助胶凝材料发挥的作用日益重要，其不仅可以代替部分熟料制备水泥，还可以代替部分水泥用于混凝土的生产。

目前，常用的辅助胶凝材料主要有硅灰、石灰石、矿渣、粉煤灰等。单一的辅助胶凝材料在应用时存在一定的问题，如因粉煤灰火山灰活性效应差，导致掺加粉煤灰的水泥混凝土材料早期强度低，抗氯离子渗透、抗碳化和抗早期收缩的性能均下降；掺加矿渣的水泥混凝土材料收缩较大；硅灰的表面积较大，需水量高，应用于水泥混凝土中时需与减水剂配合使用，增加成本，并且会在一定程度上造成混凝土坍落度的损失。

在我国电力、冶金等领域迅速发展的同时，产生了大量的粉煤灰、炉渣、水渣等一般工业固体废弃物。近年来，循环流化床锅炉发电技术因其可以使用诸如煤矸石、风氧化煤等废弃物或劣质燃料得以应用广泛，但其发电产生的粉煤灰和炉渣这2种固废量远远高于同等规模煤粉炉发电技术产生的固废量。此外，由于循环流化床锅炉炉膛内部温度较低，采用炉内喷入石灰石脱硫，导致粉煤灰和炉渣中存在一定量的游离氧化钙，制约着其在建材领域中的直接利用，导致其利用水平较低，亟待开辟规模化、资源化利用途径。

循环流化床粉煤灰和炉渣以及水渣等工业固体废弃物的堆存带来了严重的环境污染问题，制约着经济的可持续发展。因此，固体废弃物的资源化利用成为需要紧迫解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的辅助胶凝材料制备的水泥混凝土早期强度低、收缩大、坍落度损失、成本高等问题，同时解决循环流化床粉煤灰在建筑材料中直接应用受限的问题，提供一种节约能源、环境污染小和生产成本低的循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料，由以下重量百分比的原料组成：粉煤灰40～90％、炉渣5～50％和水渣2～10％；

所述的粉煤灰和炉渣为循环流化床锅炉发电产生的固体废弃物，所述水渣为高炉冶炼生铁时所产生的熔融物，经水淬冷形成的固体废弃物；所述的粉煤灰中Al₂O₃≥30％，f-CaO≤2％，SO₃≤3％。

进一步地，所述的循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料的比表面积为650～710m²/kg，45μm筛余≤8％。

进一步地，所述的循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料的活性指数不小于65％。

上述循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：将重量百分比为40～90％的粉煤灰、5～50％的炉渣和2～10％的水渣经球磨机协同粉磨25～45min，从而制成循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料。

上述循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料的应用，所述循环流化床粉煤灰基辅助胶凝材料用于制备42.5水泥。