蒸养粉煤灰陶粒的研究.docx

蒸养粉煤灰陶粒的研究东北电力科学研究院 (110006)王莉摘 要通过对沈阳 、辽宁 、抚顺电厂的粉煤灰进行蒸养陶粒正交试验以其抗压强度的大小及增长率高低来确定最佳的外加剂 、固化剂 , 制定出技术可靠 、经济可行的蒸养陶粒的原料配方及有关工艺参数 。关键词粉煤灰 外加剂 固化剂表 1 沈阳 、辽电 、抚电粉煤灰品质参数概述14 900 孔烧失量 % f ca % so3 %筛余 %灰样备注粉煤灰综合利用的途径很多 , 其中生产新型建筑材料是最有效的途径之一 。而用于生产 轻型混凝土的粉煤灰陶粒吃灰量最大 , 应用范 围最广泛 , 其技术经济和社会效率较为显著 。 粉煤灰陶粒是用粉煤灰做主要原料 , 加入 少量的粘结剂及固化剂 、外加剂或固体燃料 , 经配料 、混合 、成球 、热加工而制成的球形轻 质骨料 , 按其加工的方法不同 , 可分为烧结粉煤灰陶粒和免烧粉煤灰陶粒两大类 。 粉煤灰蒸养陶粒与烧结陶粒相比 , 不用烧结 , 工艺简单 , 能源消耗少 , 成本低 。因而 ,具有较强的竞争能力和社会效益 。 本试验的主要目的是配制出经济优质的固化剂和外加剂 , 制定出技术可靠 、质量达标 , 经济可行的原料配方及有关工艺参数 , 为中试 提供试验依据 , 为东电及全国的粉煤灰开辟经 济有效的新途径 。沈阳电厂 # 1沈阳电厂 # 2辽宁电厂 抚顺电厂1216013110501453516012186715511582012261901111331332175干排灰干排灰 湿排灰 湿排灰注 :( 1)表中细度 、因辽电抚电为湿排灰 , 故粉煤灰首先通过 64 孔筛 ( 0195 m/ m) 进行初筛 , 剔除 其 杂 质 , 然 后 按 水 泥 细 度 检 验 方 法 ( gb1345 - 77) 中干筛法的规定筛余 。( 2) 表中其它几项按 水泥化学分析方法 ( gb176- 76) 中有关规定进行监测 。表 2 沸石化学成分sio2 al2o3fe2o3k2ona2o产地caomgo66193 1117066120 1311467148 11116215121584128110111241139214611470181310631430190016011300150大板东官 上园2主要原料试验采用沈阳市建材化工厂生产的块灰 。由堆场人工拣选后的块灰质量较好的 , 经检测 生石灰中 f cao 为 7913 % 。由于生石灰受雨水淋湿 , 堆存期太长 , 已基本消化成消石灰 。214石膏试验采用沈阳市石膏板厂供应的磨细熟石 膏粉 ( caso4 、1/ 2 h2 o) 。此外有各种激发剂 、外加剂 。211粉煤灰试验中采用沈阳 、辽宁 、抚顺电厂三种灰 样 , 便 于 比 较 分 析 , 其 主 要 品 质 参 数 , 见 表1 。212沸石试验 采 用 北 票 产 沸 石 。其 化 学 成 分 见 表2 。213生石灰 28表 3 沈阳电厂粉煤灰加外加剂的试验结果3主要试验步骤沸石组 ( 粉煤灰 85 %) 石灰组 ( 粉煤灰 85 %)311 配比试验及外加剂试验参照水 泥 胶 砂 强 度 试 验 标 准进 行 试 验 , 首先通过理论计算确定主要配比 , 按配比 所需材料量和需水量 , 混合搅拌混合料 , 投入 胶砂试膜 , 振捣密实成型 , 快速养护箱蒸养 , 恒温 100 , 8 h , 取出做抗压强度试验 。在 所有外界因素相同的条件下 , 通过比较每一组分的抗压强度指标 , 从中筛选出我们所需的配 比 , 灰水比 、外加剂剂种及合理掺量 , 为下一 步成球试验做准备工作 , 以避免盲目成球造成 更多的人力物力上的浪费 。312 成球试验将各种配料及粉煤灰按照前期试验选定的 配比依重量计入磨混合 (用球磨机代替混合设 备) 。人工加料加水 , 料球在盘中停留时间凭 经验判断 , 根据料球密实程度 , 2 m 高度坠落 不破裂 , 外观园整 、光滑为限度 , 成型水分为18 % 20 % 。蒸养条件 : 升温 4 h 、恒温 8 - 10 h 。外加剂抗压强度抗压强度强度增长强度增长 m pa m pa 空白组19112412- - -a015 - 0101 %0175 - 0102 %110 - 0103 %211325192518+ 1118+ 3514 %+ 3419281831143017+ 19 %+ 30 %+ 2617 %b015 %112 %-26133013+ 9+ 25c110 - 013 % d1 %2 %2114+ 12112914+ 2115- - - - -25113017+ 3162617表 4沈阳电厂不加外加剂试验结果序号固化剂组分 : 粉煤灰f cao %筒压强度 m pa18 : 92613571808159913812141417051306152613781354阶段试验结果及分析210 : 90411固化剂配比及激发剂参量试验本试验的主要变量因素有 : 固化剂组分 、 粉煤灰掺量 、水固比 、外加剂剂种 、外加剂掺 量 。通过不掺外加剂空白组的试验 , 找出基准 水固比保持在 0125 左右适中 , 在掺加外加剂后 , 有所调整 , 但是变化不大 。以沈阳电厂干 灰为主 , 得出的试验数据 , 见表 3 。412成球试验共计做了 32 组310 : 90410 : 09515 : 85注 : 有效氧化钙含量包含灰样中的游离氧化钙 。表 5 沈阳 、辽宁 、抚顺电厂成试验结果筒压强度m pa序号代号吃灰量f cao %12沈阳电厂 s1沈阳电厂 s2 辽宁电厂 l 1 辽宁电厂 l 2 抚顺电厂 f1抚顺电厂 f290907187189152915291529152610551506103210241452160a1以沈阳电厂干排灰为主 ,的系列试验 : 见表 4 。b1对沈阳电厂干排灰 , 辽宁 、抚顺电厂不掺外加剂380480湿排灰进行批量成球试验 ,试验结果见表 5 。使用复合外加剂 ,580680以上表中筒压强度值均为蒸养陶粒出池后做筒压强度测试得出的结果 。蒸养陶粒其它指 标的测试委托辽宁省建筑材料科研所进行了检测。注 :( 1)s1 、l 1 、f1 为掺外加剂试验 。s2 、l 2 、f2 为不掺外加剂试验 。 容重小于 1 000 kg/ m3 。 29( 2)建议辽宁电厂 、抚顺电厂的灰 , 在不掺加外加剂的条件下 , 将有效氧化钙提高至 12 -15 % , 这样从生产成本上比掺外加剂可能更便 宜 。5分析意见a1三个电厂灰样成球试验结果证实 : 沈阳电厂干排灰因细度较细 , 所以成球质量 、筒压强度指标很容易达标 。而抚顺电厂的灰很难 成球 , 辽宁电厂的灰由于灰样颗粒太粗 , 大大 超过成球细度标准中 4 900 孔筛余小于 30 %的 指标 , 则不能成球 。基于上述情况 , 试验中采取了湿灰凉晒 ,与胶结材料共同混磨 10 分钟等强制措施 。使 原状灰的颗粒结构 、形貌得到 一 定 程 度 的 改结论a1 沈阳电厂粉煤灰细度比较理想 , 并含 有一定数量的游离氧化钙 , 因此配料中可以不 掺或少掺生石灰 , 蒸养陶粒各项技术性能指标 或基本达标 , 原料成本较低 。有效氧化钙含量6从 6135 %增 加 到 12141 % ,417 m pa 提高到 8132 m pa ,筒 压 强 度 可 以 从提高约 80 % 。善 , 成球质量尚可 。但抗压强度指示过低 ,要掺加外加剂才能进一步提高 。b1从沈阳增钙灰的成球试验结果看 :需b1辽 宁 电 厂 湿 排 灰 , 因 颗 粒 太 粗 ( 4900 筛余在 50 %左右) , 使用中未经工艺处理 成不了球 , 而且筒压强度低 。若在取灰地点上加以选择 , 控制原料细度 , 还是可以用于粉煤灰蒸养陶粒生产的 。配料中不掺生石灰 , 蒸养陶粒的 筒 压 强 度 达 到4170 m pa 。因此在生产过程中按需要掺加生 石灰 。随者生石灰的掺量增加 , 强度不断提高 ,前提条件是原料中必须含有足够数量的可溶性 酸性氧化物 sio2 和 al2 o3 以利于火山灰效应充分发挥 , 随着沸石和生石灰 掺 量 的 共 同 增加 。蒸养陶粒的强度可以继续增长 。我们认为 轻骨料的筒压强度应以满足使用要求为限 , 控 制在 319419 m pa 根据使用结果 , 沈阳电厂粉煤 灰 的 吃 灰 量 可 达 到 90 %左 右 。而 辽 电 、 抚电的粉煤灰吃灰量为 80 %左右 。c1 适当的外加剂 ( 复合外加剂) , 增效 效果比较明显 , 但同时也提高了生产成本 , 因 此此原料配比的最终确定 , 需根据粉煤灰的品质条件进行具体分析 , 通过成 球 使 用 择 优 选 择 。通过调整配方 , 产品能够达标 , 应尽量避 免使用或少用各种外加剂 。c1抚 顺 电 厂 的 湿 灰 由 于 烧 失 量 太 高(20122 %) , 明显地影响到陶粒的各项技术指标和使用的耐久性 , 用于蒸养陶粒制品困难很 大 , 建议放弃使用 。d1 使用采样石灰 - 沸石系列固化剂 , 是 一种技术可靠 , 经济合理的原料方案 , 它有利 于降低生产成本