飞灰的处理方法技术

一种处理用于制备砂浆和混凝土的飞灰的方法。本发明专利技术的特征在于在第一步中，飞灰与高活性且干燥的水泥混合物剧烈混合，其中所述混合物通过使普通水泥与微填料以及可能的减水剂混合并研磨所述混合物而得到，在第二步中，将如此得到的共混物在振动研磨设备中内磨，以使最终产品的粒度达到在４５μｍ筛子上的保留量低于１５ｗｔ％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理飞灰的方法，所述飞灰可用于制备混凝土、砂浆和其它包含水泥和飞灰的混合物。按本专利技术方法生产的飞灰明显提高了混凝土的性能，并能替代更多的标准普通水泥，这将产生明显的经济和环境效益。
技术介绍
飞灰是燃煤电力装置的副产品，每年在世界范围内大量产生。飞灰通常含有约85％玻璃状的无定形组分。按照ASTM C 618，飞灰分为两类即C类和F类。F类飞灰通常含有大于70wt％的二氧化硅、氧化铝和氧化铁类，而C类飞灰通常含70-50％。F类飞灰作为烟煤燃烧的副产品产生，而C类飞灰具有较高的钙含量，其作为亚烟煤燃烧的副产品而产生。1988年，在美国大约产生了84,000,000吨的煤灰，其以飞灰(大约60.7％)、底灰(大约16.7％)、炉渣(5.9％)和废气脱硫(16.7％)的形式存在，例如参见Tyson于1990的“Coal Combustion By Product Utilization”，Seminar，Pittsburgh，第15页。在每年生产的约50,000,000吨飞灰中，只有约10％用于混凝土中，参见ACI Committee 226，1987，“Use of FlyAsh In Concrete”，ACI 226.3R-87，ACI J.Proceedings 84381-409)，而剩余部分主要作为废物堆积在垃圾堆中。更全面的研究表明，与不含飞灰的普通水泥混凝土相比，含大量飞灰的混凝土表现出更长时间的强度进展、较低的水和气体渗透性、较高的氯离子阻力等。与此同时，含大量飞灰的混凝土具有明显的缺点较长的固化时间，并且在0-28天期间具有非常慢的强度进展，这使用于替代普通水泥的飞灰量平均降低15-20％。已经作了许多努力来提高含大量飞灰的混凝土的性能；例如参见Malhotra的Concrete International J.第21卷，第5期，1999年5月，第61-66页。按照Malhotra，通过明显增加粘合剂(水泥+微填料)的含量并明显降低混合水的量，这种混凝土的强度进展可以得到改善，但是这种方法需要增加减水混合物的量以保持混凝土混合物可接受的稠度，这明显增加了混凝土的成本。为了通过研磨飞灰而提高其凝硬性，开发了多种涉及研磨飞灰的方法，这些方法增加了粒径约为11微米的飞灰颗粒的量，同时引入氧化钙，参见美国专利US 6,038,987、US 5,714,002、US 5,714,003、US 5,383,521和US 5,121,795。所提到的这些已知方法均不能明显改善飞灰作为混凝土组分的性能，且极大地增加了火山灰添加剂的费用。
技术实现思路
本专利技术涉及一种处理用于制备砂浆和混凝土的飞灰的方法，其特征在于在第一步中，飞灰与高活性且干燥的水泥混合物剧烈混合，其中通过使普通水泥与微填料以及可能的减水剂混合并研磨该混合物而得到所述水泥混合物，在第二步中，将这样得到的共混物在振动研磨设备中内磨，以使最终产品的粒度达到在45μm的筛子上的保留量小于15wt％。按照一个优选的实施方案，所述研磨设备的振动循环具有2-30mm的振幅和800-2000rpm的振动频率。因此本专利技术涉及一种处理可用于制备砂浆和混凝土的飞灰的方法，其中所述飞灰首先与高活性且干燥的水泥混合物剧烈混合，其中通过将普通水泥与微填料以及可能的减水剂彻底混合而得到所述水泥混合物，然后将所述共混物在振动研磨设备中内磨。在振动循环具有2-30mm的振幅和800-2000rpm的振动频率的研磨设备中，使飞灰与高活性水泥混合物内磨会产生多种效果。所述效果首先是提高最终产品的细度，使飞灰颗粒的平均粒度降低，从而在45μm的筛子上的保留量小于15wt％；其次，飞灰颗粒的表面会发生附加变形；第三，高活性水泥混合物中的硅酸三钙和硅酸二钙在飞灰颗粒表面的分布更均匀。这些效果提高了与氢氧化钙反应的凝硬性活性，同时使处理后的飞灰产生内部水力学活性。本专利技术方法的另一个优点是研磨处理可能会释放由脲处理的煤产生的飞灰表面所捕集的氨，这一优点用于减少NOX的排放。飞灰中氨的存在使其不适合用于混凝土或砂浆中。本专利技术的这一优点在于所提出的飞灰处理减少了锅炉条件对与锅炉条件相关的飞灰特性的影响，并降低了煤的粉碎程度。前述高活性的干燥水泥混合物是按欧洲专利申请说明书EP 0696262和美国专利US 5,804,175所述方法得到的水泥混合物，或者按照相应方法处理从而使耐压强度相当于EP 0696262和US 5,804,175中所述数值而得到的水泥混合物。按照一个优选的实施方案，在所述内磨过程中，减水剂以约0.1-0.3wt％的量以粉末形式加入。按照另一个优选的实施方案，在飞灰-水泥混合物中，以混合物的总重量计，所述飞灰以约20-70wt％的量替代水泥。欧洲专利说明书EP 0696262和美国专利US 5,804,175均描述了制备水泥的方法，该方法可用于产生用于制备灰浆、砂浆、混凝土和其它水泥基材料的水泥，而这些材料对减水剂含量具有较高的承受力，具有较高的机械强度，并且具有较高的密度和较快的强度进展。这种方法包括对水泥和下述两组分中至少一个组分的混合物进行机械-化学处理第一个组分为含有二氧化硅的微填料，第二个组分为以减水剂形式存在的聚合物。在第一个阶段中，水泥和第一和/或第二组分干态混合，其中第一和/或第二组分颗粒被吸附在水泥颗粒上。在第一阶段中得到的混合物在第二阶段中在研磨机内用振动研磨介质进行处理，其中所述混合物中的颗粒受到大量的以极快频率改变方向的冲击力作用，因此造成水泥颗粒表面特性的改变，改变形式为相当大幅度地增加了表面能和化学活性。在第二阶段中的处理时间应该是足够的，使得侧面长度为20mm的、在振动下完全压实的、在密封条件下在+20℃下固化的水泥灰浆方块具有至少60MPa的一天耐压强度。因而在本申请中引入欧洲专利EP 0 696 262。按照一个优选的实施方案，飞灰和高活性水泥混合物的共混物含有约99-90wt％的飞灰。另外，本专利技术涉及一种制备用于生产成形混凝土元件或构件的混凝土混合物的方法，所述方法包括如下步骤首先按照上述方法制备处理过的飞灰，其次使所述共混的水泥与砂子和/或尺寸较大的集料和水混合，和第三步铸塑形成成形的元件或构件并使其硬化。在这一方面，以混合物的总量计，优选所述飞灰在飞灰-水泥混合物中以约20-70wt％的量替代水泥。部分结合如下表格，在下文将更为详细地描述本专利技术，其中表1和表2分别表示了参比普通水泥、按本专利技术方法处理过的F类和C类飞灰替代20wt％和40wt％普通水泥的砂浆的强度进展。所述表格含有以类似量替代普通水泥的砂浆的数据，其中仅以传统方式通过与其它砂浆组分内混而加入飞灰。按照ASTM C 109、ASTM C-311和ASTM C-192实施实验。按照所得到的结果，与传统共混物相比，以20％和40％用F类飞灰替代普通水泥而制备的砂浆显示出明显增强的强度，不管是长期效果还是短期效果都是如此。用20％替代的砂浆在硬化后约3天达到纯普通水泥的强度水平，并且显示固化28天后其强度高约11％。用40％替代的砂浆固化28天后几乎达到纯普通水泥砂浆的强度。用按本专利技术方法处理的C类飞灰制备的砂浆表现出类似的强度进展改进趋势。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理用于制备砂浆和混凝土的飞灰的方法，其特征在于，在第一步中，使飞灰与高活性且干燥的水泥混合物剧烈混合，其中所述混合物通过使普通水泥与微填料以及可能的减水剂混合并研磨所述混合物而得到，在第二步中，将如此得到的共混物在振动研磨设备中内磨，以使最终产品的细度达到在４５μｍ筛子上的保留量低于１５ｗｔ％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V龙尼，
申请(专利权)人：普洛希多企业公司，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]