專利名稱：一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑。
背景技術(shù)：
水泥，粉狀水硬性無機(jī)膠凝材料。加水?dāng)嚢韬蟪蓾{體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅(jiān)固耐久，廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國防等工程。目前，國內(nèi)生產(chǎn)水泥的工藝主要包括生料制備、熟料煅燒和粉磨(水泥制成)三個(gè)工序。其中，在粉磨生產(chǎn)工序中主要包括的物料有熟料(熟料中的主要礦物有硅酸三鈣 C3S硅酸二鈣C2S鋁酸三鈣C3A鐵鋁酸四鈣C4AF)、石膏、礦渣(礦渣是冶煉生鐵時(shí)的副產(chǎn)品， 主要組成有硅酸鈣、硅酸鎂、鋁硅酸鈣、鋁硅酸鎂等)、粉煤灰、激發(fā)劑等，其中，粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，我國燃煤電廠粉煤灰的主要氧化物組成為=SiO2JL2O3JeCK Fe203> CaO、Ti02、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO 等。目前國內(nèi)主要使用的激發(fā)劑有堿激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑。堿激發(fā)劑粉煤灰的化學(xué)成分呈弱酸性，在堿性環(huán)境中其活性最容易被激發(fā)，激發(fā)劑激發(fā)了粉煤灰 水泥體系中粉煤灰的早期活性；激發(fā)劑破壞了粉煤灰玻璃體中部分硅氧結(jié)構(gòu)和鋁氧結(jié)構(gòu)，使之解聚成活性較高的小分于結(jié)構(gòu)，同時(shí)，隨著激發(fā)劑中網(wǎng)絡(luò)變性體(堿金屬離子Na和K等)或者網(wǎng)絡(luò)中間體的引入，也使得活性低的粉煤灰玻璃體出現(xiàn)斷裂解聚，所得的高活性分子消耗大量的水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2，生成具有早強(qiáng)性質(zhì)的水化產(chǎn)物， 這里主要是水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和鈣礬石等。堿激發(fā)劑能激發(fā)了粉煤灰 水泥體系中粉煤灰的早期活性，但是其效果不夠理想，只能小幅度提高粉煤灰的摻量，通用水泥國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)堿含量按Na2CHO. 658K20計(jì)算值表示有要求，堿激發(fā)劑的加入可能引起堿超標(biāo)，并影響混凝土的性能。硫酸鹽激發(fā)劑硫酸鹽不能單獨(dú)激發(fā)低鈣灰的活性，必須用石灰補(bǔ)鈣才能充分激發(fā)粉煤灰的活性。要使粉煤灰活性激發(fā)生成類似于硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物，CaO或Ca(OH)2 是激發(fā)粉煤灰活性的必要條件。硫酸鹽對(duì)粉煤灰活性的激發(fā)機(jī)理主要是S042—在Ca2+作用下，與夾雜在粉煤灰顆粒表面的凝膠及溶解于液相中的Alt)2—反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。粉煤灰顆粒表面由于有已形成纖維狀或網(wǎng)絡(luò)狀包裹層，其緊密度要小于水化硅酸鈣層，有利于 Ca2+擴(kuò)散到粉煤灰顆粒內(nèi)部，與內(nèi)部活性SiO2,Al2O3反應(yīng)，使得粉煤灰的活性激發(fā)得以繼續(xù)發(fā)揮。但是其效果也不夠理想，只能小幅度提高粉煤灰的摻量，如果大量加入該激發(fā)劑，可能引起水泥中另一指標(biāo)SO3超過國家標(biāo)準(zhǔn)，而引發(fā)鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕。粉煤灰的化學(xué)活性是指其火山灰性質(zhì)，它來源于煤粉在高溫燃燒后收縮成球狀液珠后迅速冷卻而形成的玻璃體中可溶性的SiO2, Al2O3，活性SiO2, Al2O3與石灰和水混合后能生成水化硅酸鈣(C-S-H)和水化鋁酸鈣(C-A-H)。粉煤灰中的玻璃體越多，火山灰化學(xué)反應(yīng)性能越強(qiáng)。由于粉煤灰中的玻璃體是保持高溫液態(tài)結(jié)構(gòu)排列方式的介穩(wěn)結(jié)構(gòu)，在常溫常壓下其結(jié)構(gòu)仍然很穩(wěn)定，表現(xiàn)出較高的化學(xué)穩(wěn)定性，因此在自然環(huán)境下一般要經(jīng)過1個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間的激發(fā)，化學(xué)活性才能較顯著地表現(xiàn)出來。如今，采用粉煤灰作為水泥的混合材，其用量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，已成為僅次于礦渣的第二大水泥生產(chǎn)用混合材料。粉煤灰本身具有良好的火山灰性和潛在水硬性能，與水泥混合后，水化生成水化硅酸鈣凝膠，起到增強(qiáng)的作用；另一方面由于粉煤灰中會(huì)有大量微珠，具有較小比表面積，因此在混凝土用水量不變的情況下，可以有效地改善混凝土及砂漿的和易性。粉煤灰作為電廠的固體排放物，其處理難度比較大、處理費(fèi)用高，同時(shí)粉煤灰堆放對(duì)環(huán)境有危害，主要是占地及隨風(fēng)飛揚(yáng)、污染大氣和周圍環(huán)境。高摻粉煤灰可以解決粉煤灰高費(fèi)排放和環(huán)境污染問題，并將廢棄物轉(zhuǎn)化為再生資源。目前我國的粉煤灰水泥或復(fù)合水泥中粉煤灰的摻量較低，一般為20-30 %，其潛在的化學(xué)活性未得到充分發(fā)揮，當(dāng)其摻量加大時(shí)，水泥的強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，在水泥生產(chǎn)行業(yè)中迫切需要提供一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑， 解決在水泥生產(chǎn)中不能高摻粉煤灰的技術(shù)難題，減少污染，降低能耗，提高水泥的質(zhì)量、產(chǎn)量、降低水泥成本等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑，其由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8 12%，硫酸鈉86 90%，三乙醇胺1. 5 2. 5%。其中，上述激發(fā)劑中，碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺的優(yōu)選重量配比為碳酸鈉10%， 硫酸鈉88%，三乙醇胺2%。本發(fā)明激發(fā)劑的制備方法將碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按上述重量配比混合均勻即制得產(chǎn)品。本發(fā)明激發(fā)劑的有益效果為本發(fā)明激發(fā)劑可以激發(fā)粉煤灰活性，提高粉煤灰摻量，節(jié)約成本(可少用熟料，噸水泥減少能源消耗5. 5-11公斤標(biāo)煤，水泥生產(chǎn)成本降低 10-20元/噸)，解決了在水泥生產(chǎn)中不能高摻粉煤灰的技術(shù)難題，降低了能耗，提高水泥的質(zhì)量和產(chǎn)量。由于粉煤灰是一種廢棄物，多用粉煤灰可減少污染物排放，保護(hù)環(huán)境，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了 “資源-產(chǎn)品-再生資源”和“低開采、 高利用、低排放”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)主體框架，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著，具有很好的推廣前
旦
ο
具體實(shí)施例方式一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑，其由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8 12%，硫酸鈉86 90%，三乙醇胺1. 5 2. 5%。其中，上述激發(fā)劑中，碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺的優(yōu)選重量配比為碳酸鈉10%， 硫酸鈉88%，三乙醇胺2%。本發(fā)明激發(fā)劑的制備方法將碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按上述重量配比混合均勻即制得產(chǎn)品。由于粉煤灰自身的活性偏低，在水泥中摻入太多會(huì)降低水泥的性能，因此要實(shí)現(xiàn)粉煤灰的高摻量，需要提高粉煤灰的活性，為了增強(qiáng)粉煤灰在水泥中的活性，本發(fā)明提供了一種堿類、硫酸鹽類的復(fù)合化學(xué)激發(fā)劑同時(shí)摻入了三乙醇胺，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)三乙醇胺可以提高水泥比表面積，增強(qiáng)水泥活性。該復(fù)合激發(fā)劑一方面通過物理或化學(xué)吸附作用于粉磨物料顆粒表面，減少顆粒間的磨擦力和粘附力，使顆粒間的滑動(dòng)變得容易，增加物料的流動(dòng)性，從而改善磨內(nèi)的粉磨工況，最終改善粉磨效果；有效的防止或減少團(tuán)聚現(xiàn)象，平衡顆粒表面靜電，降低表面張力和表面能，使顆粒間的靜電凝聚力得以屏蔽，清除包球糊磨現(xiàn)象； 有效消除導(dǎo)致微裂紋再愈合和細(xì)顆粒聚集作用的各種作用力，使裂紋趨向擴(kuò)展，防止細(xì)顆粒團(tuán)聚，特別是細(xì)磨階段，起到良好的分散作用。另一方面，粉煤灰的化學(xué)成分呈弱酸性，在堿性環(huán)境中其活性最容易被激發(fā)，本發(fā)明激發(fā)劑能激發(fā)粉煤灰 水泥體系中粉煤灰的早期活性；激發(fā)劑破壞了粉煤灰玻璃體中部分硅氧結(jié)構(gòu)和鋁氧結(jié)構(gòu)，使之解聚成活性較高的小分子結(jié)構(gòu)，同時(shí)，隨著激發(fā)劑中網(wǎng)絡(luò)變性體或者網(wǎng)絡(luò)中間體的引入，也使得活性低的粉煤灰玻璃體出現(xiàn)斷裂解聚，所得的高活性分子消耗大量的水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2，生成具有早強(qiáng)性質(zhì)的水化產(chǎn)物水化硅酸鈣 (6Ca0 *2Si02 ·3Η20)、水化鋁酸鈣(3Ca0 ·Al2O3 ·6Η20)和鈣fL石(C3A WCaSO4 · 30 32H20)寸。硫酸鹽不能單獨(dú)激發(fā)低鈣灰的活性，必須用石灰補(bǔ)鈣才能充分激發(fā)粉煤灰的活性。要使粉煤灰活性激發(fā)生成類似于硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物，CaO或Ca(OH)2是激發(fā)粉煤灰活性的必要條件，可以把粉煤灰 石灰 硫酸鹽系統(tǒng)看成激發(fā)粉煤灰活性最為基本的系統(tǒng)。硫酸鹽對(duì)粉煤灰活性的激發(fā)機(jī)理主要是SO/—在Ca2+作用下，與夾雜在粉煤灰顆粒表面的凝膠及溶解于液相中的A102_反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。粉煤灰顆粒表面由于有已形成纖維狀或網(wǎng)絡(luò)狀包裹層，其緊密度要小于水化硅酸鈣層，有利于Ca2+擴(kuò)散到粉煤灰顆粒內(nèi)部， 與內(nèi)部活性Si02，Al2O3反應(yīng)，使得粉煤灰的活性激發(fā)得以繼續(xù)發(fā)揮。水泥中加入該激發(fā)劑后一方面通過化學(xué)物質(zhì)與水泥中的鋁、硅、鈣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有增強(qiáng)功能的中間物質(zhì) 水化硫鋁酸鈣，同時(shí)造成水泥中氧化物(Si02、Al203)晶格缺陷，增加粉煤灰活性從而提高水泥強(qiáng)度，改善水泥性能；另一方面通過醇胺類材料作用于粉磨物料顆粒表面，減少顆粒間的磨擦力和粘附力，使顆粒間的滑動(dòng)變得容易，增加物料的流動(dòng)性，從而改善磨內(nèi)的粉磨工況，最終改善粉磨效果，提高混合材摻量。在提高水泥混合材摻量上，本發(fā)明的激發(fā)劑有顯著優(yōu)勢(shì)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例一用本發(fā)明激發(fā)劑生產(chǎn)高摻粉煤灰水泥及水泥性能激發(fā)劑按重量配比將碳酸鈉10%、硫酸鈉88%、三乙醇胺2%混合均勻備用。熟料來源于攀枝花瑞豐水泥有限公司，是按普通水泥生產(chǎn)方法經(jīng)生料制備和熟料煅燒工序制得，熟料達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21372-2008 ；粉煤灰來源于攀煤矸石發(fā)電有限公司，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1596 ；石膏來源于攀枝花平地石膏廠，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5483。按表1中所示重量將熟料、石膏、粉煤灰、激發(fā)劑混合粉磨，使其比表面積大于 300m2/kg,0. 08mm方孔篩篩余小于3%，混合均勻后制得水泥成品。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671進(jìn)行檢測(cè)，水泥的產(chǎn)品性能詳見表2。表1實(shí)施例一原料用量
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑，其特征在于由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8 12%，硫酸鈉86 90%，三乙醇胺1. 5 2. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑，其特征在于碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺的重量配比為碳酸鈉10%，硫酸鈉88%，三乙醇胺2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑，屬于水泥生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明是要解決水泥生產(chǎn)中粉煤灰摻量低的技術(shù)難題。增強(qiáng)粉煤灰在水泥中活性的激發(fā)劑，其由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8～12％，硫酸鈉86～90％，三乙醇胺1.5～2.5％。本發(fā)明激發(fā)劑提高了粉煤灰在水泥中的摻量，減少污染，降低能耗，提高水泥的質(zhì)量、產(chǎn)量、降低水泥成本，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，本發(fā)明方法經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著，具有很好的推廣前景。
文檔編號(hào)C04B24/12GK102173633SQ20111005244
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉玉林, 李兆宏, 李培樹, 莫光斌, 鄭守全, 陳賢樹 申請(qǐng)人:攀枝花九鼎建材有限責(zé)任公司