[发明专利]从粉煤灰提氧化铝同时生成β-C2S胶凝材料法

说明书

本申请属于粉煤灰提取氧化铝和生成β-C₂S胶凝材料的方法。

我国的粉煤灰排量与日俱增，目前每年已超过3500万吨，为了保护环境，造福人民，综合利用粉煤灰是当务之急。从粉煤灰提取氧化铝，国外报导较多，主要工艺为烧结法和氧化法。波兰（专利号No.434431959年12月30日发表）采用石灰石烧结法，从粉煤灰中提取氧化铝，残渣生产普通硅酸盐水泥，烧结温度为1300℃，熟料采用自粉化法，以解决熟料粉磨及溶出率问题，但如生成硅铝酸钠，则需增设脱硅工艺。美国依阿华州立大学化学工程系及AMES实验室经过数年努力，于1984年发表了石灰石烧结法生产氧化铝，残渣生产水泥的报告，在1984年4月27目～28日依阿华科学院96届年会工程分会发表，其方法仍为高温烧结，并需脱硅工艺，但氧化铝的回收率从50%提高到80%。1980年安徽电力局委托冶金研究所，采用石灰石烧结法对安徽田家庵发电厂粉煤灰进行了试验，烧结温度为1380℃，氧化铝溶出率为77～90%，仍需脱硅工艺。综上所述，国内外的已知方法的问题在于：制取氧化铝的温度高，难于粉磨，溶出率低，又均需脱硅。

本发明的目的是提供一种用石灰低温烧结，取消脱硅工序，从粉煤灰中提取氧化铝和β-C₂S胶凝材料的方法。此种方法采用常压蒸养、低温煅烧脱结晶水工艺，使石灰与粉煤灰充分反应，硅、铝全部化合，溶出率和回收率高，不需脱硅，纯度高的氧化铝，同时残渣经低温煅烧脱水，可生成粒径小，用途广并能直接使用的β-C₂S胶凝材料。

本文中所用的化学分子式代号为：

C-CaO S-SiO₂A-Al₂O₃H-H₂O

如：C₁₂A₇＝12CaO，7Al₂O₃

C₃AH₆＝3CaO.Al₂O₃.6H₂O

从粉煤灰中提取氧化铝的熟料制取工艺：

1.工艺流程：以粉煤灰为原料，与石灰、活性掺料混合加水成型，进行常压蒸汽养护的低温液相反应，使石灰和原料中的铝、硅充分反应，生成C₃AH₆和C₂SH₂的物料，经低温煅烧脱水（包括结晶水）后生成含有C₁₂A₇、CA和β-C₂S的熟料，再用纯碱溶液提取氧化铝，其残渣烘干后为活性的β-C₂S胶凝材料。

2.成份配比：粉煤灰与石灰的配比按照其化学成分中C（氧化钙）、S（硅）、A（铝）的总和重量比计算：

C/A＝0.9～1.0    C/S＝1.6～1.8

3.蒸养：为常压蒸汽养护100℃，低温煅烧：烧成温度为700℃～900℃，蒸养与煅烧时间视块体的大小，密实度的高低，化学反应程度而定，要求是：全部反应化合、蒸养时间为6～12小时，控制煅烧时间为1～4小时。活性掺料的作用主要是提高反应率，一种是加快结晶的掺料，用量为2～5%，即硅铝酸盐碎块，一种是电解质掺料，用量为0.2～1.5%，如Na₂CO₃、NaOH、Na₂SO₄、NaCl等电解质。

本发明在化学反应上改变了传统的高温烧结固相反应为常压蒸养的液相反应，生成C₃AH₆和C₂SH₂。

4.本发明达到指标：

a.溶出率：85～92%。

b.产品纯度：其杂质含量SiO₂小于0.03%，Fe₂O₃于0.03%，符合国家标准一级品的质量要求。

c.蒸养时，石灰的配比，以不生成CSH（B）和蒸养后少存在f-CaO为原则，以确保β-C₂S胶凝材料的纯度。

d.低温煅烧后CA中的AL203占总铝量的35～40%，C12A7中的AL203占总铝量的60～65%，残渣中的AL203含量为1～1.5%。