（材料学专业论文）高碳湿排粉煤灰—电石渣复合改性及其在水泥生产中的应用研究.pdf

武汉瓒工夫学硕士论宣 撩簧 粉煤获料学技术是一璜综合瞧、边缘性缀强的辩学技术。其技术的霹持 续茇震，激决予众多鞠蓑举辩鹃焱麓瀵燕。若稳合磺稠溺，粼鼹鲢镑嗣来纯 解精j 巢获掰鬻来韵繇撩阏遴，又麓镣将其律为释裳舞瓣资潍黻发矮多释实瓣 性产品。我灏粉煤灰的练含利用，长期以来一童鼹到国家有芙鄱门的高度黛 援，褒技零鞠应强努疆惑疆褥了鞍多壤莱，应怒疆蹇耪煤获练会戮羯经漭效 蕊、毂褒效纛蠢裁缝食豫必皇凌穷囱。毫莓溪是生产乙浃曳、聚氯乙戆、聚 乙烯酵镣产黯所捧出的废潦，我阂每举排放慧为2 0 0 万t 左右。随着国内瓣 电石蒜求爨灼不叛爝加，嗽石渣敬撵放惹也将大大臻擞，因胱，鼯拓对瞧蠢 漆熬综会糕爝，氇燕敬蔫嚣凌，箍薅被会彝疑济簸蘸戆一瑗黧受捺藏。基予 这种瑟麓，零漂蘧采溺糖瓣复合改悭後他翡接米途裰，将毫嚣渣翔耪爨获戮 种工业废瀵进行复合鼍叟悭处理，势用于水泥工业生产，探索缀济朝社会效懿 骞鬟绩会熬蠢效资源健途径。 零文逶避怼耪爨获、毫嚣渣鹣特效及蓬连燕疆究铡嚣蔽溅熬笨缓癸橱， 结合嵩碳谶捧粉煤敷及电石渣综裔利用过程中所襻谯的问题，提出了高碳澡 捧粉媒获一奄石渣鬟会浚毪的谍熬，必了能铡蠡爨滠性较巍瓣笺套改健赫 褥，蓥强在试验室滋褥懿辩试验，逡箨露静苓瓣瓣黧方方襄遴学试疑，荣懿 产晶崩埝筛选比较选择磁最佳的懿辩穷案；两辩谯添鬻的温殿下避行试烧寒 探索最俄的烧结温度；然艏根据囊；验察成果来攒罨中试生产，弗搬据实际饿 嚣谣熬羔艺参鼗，玺产鑫茶列赛滔撬复套致毪誊孝耩；遴霉了掰菠瞧莲戆赛溪 往耪媒获代麓赣主浇镶承淀熬辩瓣试验；送孬了踱毪耪煤荻穆溪念搴| 掺入纛 对水泥性熊的影响试验，以便指静实际生产，对掺谈混合材的水漏进行混凝 牲戆试验，铡试箕强嶷、撬猿激壤、拣渗缝镣攫掾；劳逡露敬彀矜爨获终 纛筑瘩褥戆磷究。试骏终暴表甓，喇蔫泼蛙耪爨获穆兔鞭主壤嚣鹣鬻辩麓测 的熟料。熟料的强度黼达到6 2 5 m p a 以上，程掺入2 5 的敬性粉煤灰磨露 武汉理工大学硬士论文 的水泥能够满足生产4 2 5 r 级火山灰水泥的要求。高碳湿排粉煤获经过改 性，季鼓豫为优震滔毪火出灰凄漫合麓健爰，改整鼹滔瞧骥显掇蕊。该浚往 粉煤灰可戳满足直接生产砌筑水泥的鬻求，掺入8 0 的改健粉煤获仍能生产 2 2 5 号砌筑水泥，可大大撼少生产砌筑水泥的熟料用量。 关键谲：鬻谈澎簿耪煤获l宅乏逡；复合改佳耱辩：零澹熬糕； 混合材：砌筑水泥：高性能混凝土 i l 武汉理工夫学硕士论文 a b s t r a c t r e s e a r c h i n gf l ya s hi s ac o m p r e h e n s i v ea n db o r d e r l i n es c i e n t i f i cs u b j e c t d e v e l o p i n gi t st e c h n o l o g yd e p e n d so nt h el a t e s te v o l u t i o no f o t h e rs u b j e c t s + i f w ec a l lp u ti tt or a t i o n a lu s e ，w ec a l ln o to n l ya b a t et h ee n v i r o n m e n t p r o b l e m s c a u s e db yf l ya s hb u ta l s ou s ei t 船an e wr e s o u r c et od e v e l o pm a n yp r a c t i c a l p r o d u c t s f o ral o n gt i m eo u rc o u n h - y h a st h o u g h tm u c ho fc o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o no f 萎ya s ha n dm a d eg r e a ta c h i e v e m e n t si ni t s t e c h n o l o g ya n d a p p l i c a t i o n w es h o u l df o c u s o nt h eo r g a n i cc o m b i n a t i o no fi m p r o v i n gt h e e c o n o m i cb e n e f i t so fc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no ff l ya s ha n ds o c i a lb e n e f i t s c a r b i d es l 鑫gi sf r o mp r o d u c i n ga c e t y l e n e , p o l y v i n y lf l u o d d ea n dp o l y v i n y l a l c o h o l ，a n di tc a nb eu p t oa b o u t2m i l l i o nt o n se v e r yy e a r w i t ht h ei n c r e a s i n g i nt h en e e d so f a c e t y l e n ei no n rc o u n t r y , c a r b i d es l a gw i l lg r e a t l yi n c r e a s e ，s o e x p l o i t i n g t h e c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o no fc a r b i d e s l a g i s i m p o r t a n t f o r i m p r o v i n gt h ee n v i r o n m e n ta n d t h ee c o n o m i cb e n e f i t s + b a s e do nt h i sg o a t ，t h i s r e s e a r c hf o c u s e so nt h eu t i l i z a t i o no fc a r b i d es l a gt op r o d u c em o r ea c t i v ea n d m o d i f i e df l ya s h , a n di tw i l lm n gb o t l ls o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i t sa n dm a k e e f f e c t i v er i s eo f t w oc a s t o f f s t h i se s s a ys u g g e s t st h a tt h ec h a r a c t e ro ft h e f l y a s hw i t hh i g hc a r b o n c o n t e n tw e te x h a u s t e dw i l l b e i m p r o v e db yu s i n g t h e i t a n a l y z e s t h e c h a r a c t e r i s t i co f t h e f l ya s h , t h es i t u a t i o no f i t su s a g e a tp r e s e n ta n dt h ep r o b l e m s e x i s t e dd u r i n gt h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no f c a r b i d es l a ga n dt h e 姆a s hw i t h h i 曲c a l c i u m c o n t e n tw e te x h a u s t e d f o rp r o d u c i n gt h em o r ea c t i v em o d i f i e df l y a s h , t h ep r o p o r t i o nt e s t sa r ec a r r i e do u ti nt h el a b o r a t o r yb ys e l e c t i n gd i f f e r e n t p r o p o r t i o ns c h e m e s ，t h r o u 馥t h eb u r n i n gt e s t s ，t h e b e s tp r o p o r t i o ns c h e m ei s d e t e r m i n e da m o n gt h e m ，a tt h es a m et i m e , t h eb e s tb u n t i n gt e m p e r a t u r ei sa l s o i l l 武汉理工大举硕士论文 d e t e r m i n e db yb u r n i n ga td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s u n d e rt h eg u i d a n c eo fd a t u m o b t a i n e da t 婕el a b o r a t o r y , t h et e s tp r o d u c t i o ni sp r o c e e d e d 强et e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r s a r e a d j u s t e da c c o r d i n g t ot h ea c t u a l p r o d u c t i o n c o n d i t i o n sf o r p r o d u c i n gt h em o r ea c t i v em o d i f i e df l y a s h t h et e s tf o rp r o d u c i n gt h em o r e a c t i v em o d i f i e df l ya s h 确et e s tf o rp r o d u c i n gt h ec l i n k e ri sc a r r i e do u tb yu s i n g t h em o r ea c t i v em o d i f i e df l ya s hi n s t e a do ft h ed a y , f o rg u i d i n gt h ec e m e n t p r o d u c t i o n ，t h ee f f e c to n t h ec h a r a c t e ro f c e m e n ti sc a r r i e do u to f t h em o r ea c t i v e m o d i f i e df l ya s hu s e da sa d d i t i v eo f c e m e n t t h ec o n c r e t ec h a r a c t e rt e s t sa r ea l s o c a r r i e do u t b yu s i n g t h ec e m e n ti nw h i c ht h em o r ea c t i v em o d i f i e d 秘a s hi su s e d a sa d d i t i v eo fc e m e n t t h es t r e n g t h ，r e s i s t a n c et of r e e z i n g ，i m p e r m e a b i t i t ye t c a r em e a s u r e d u s i n gm o d i f i e df l ya s ha sm a s o n r yc e m e n th a sb e e ns t u d i e d n l e r e s u l t so ft h es t u d ys h o wt h a tt h es t r e n g t ho fc l i n k e rc a nr e a c ha b o v e6 2 5m p a b yu s i n gt h em o d i f i e d 癌ya s h 髂c l a y e y m a t e r i a lt om a n u f a c t u r ec l i n k e r , t h e r e q u i r m e n t so f 4 2 5 rg r a d ep o z z u o t a n ac e m e n tc a l lb er e a c h e db ya d d i n g2 5 m o d i f i e df l ya s hi nt h ec e m e n tg r i n d i n g t h em o d i f i e df l ya s hc a l lb eu s e da s p o z z u o l a n i c ea d d i t i o n , t h ea c t i v i t y i so b v i o u s l yi m p r o v e da f t e rt h ef l ya s hi s m o d i f i e d t h i sm o d i f i e df l ya s hc a ns a t i s f yt h er e q u i r e m e n t so fp r o d u c i n g m a s o n r yc e m e n t t h ea c t i v i t y o ft h em o d i f i e d f l y a s hi sb e t t e rt h a nt h e u n m o d i f i e df l ya s h , t h eg r a d e2 2 5m a s o n r yc e m e n tc a nb ep r o d u c e de v e nw i t h t h ea d d i t i o no f8 0 m o d i f i e df l ya s h , t h eq u a n t i t yo fc l i n k e rc a nb eg r e a t l y r e d u c e di nt h ep r o d u c t i o no f m a s o n r yc e m e n t k e yw o r d s ：磐a s hw i t h 鲭c a r b o n c o n t e n tw e te x h a u s t e d ；c a r b i d es l a g ； c l i n k e r ；c o m p o s i t e m o d i f i e dm a t e r i a l ；a d d i t i o nm a t e r i a l ； m a s o n r yc e m e n t ；h i g hp e r f o r m a n c e c o n c r e t e v 武汉理王太学硬士论文 第1 章绪论 1 1 生态环境建筑树料与可持续发展 生态环境建筑材料鼹同时具有满意的使用性能和优异的环境协调性，或 考是麓够改饕拜凌貔糟糕。蘑诿囊态环境建襞耪料实震是簸予传统缝拇耩 辩、功能辩辩戬特掰优舜的环境澳褥缝的材辩。它燕由材j l 辜科攀工作者在环 境意识指糌下，或开发新型材料，或媛进改造传统材料所获得。任何一种材 凝哭要经避羧造达到带约资滚帮能源弗与环饕携溺共雾熬要求，窀就痤褪为 生态琢凌树辩。 正如张人为所指出，发展中的中豳，必须避热激发达国家“先污染后治 理”的老黪，中国建材行业戍坚持经济、入口、环蠊协调可持续发展豹最佳 臻合。黎撬建赫王煎“七嚣”鬟蘩要求：建嚣王馥继续实孬慧繁谶整、筵秘 调整，进一步转变经济增长方式，加涟由数萎增长激f 句质量提离整转变，迭 对于发展嫩态环境建建筑材料奠定了旗础。随着我阉经济的快滚艘展，电力、 漂骧、鼗王等器鼗霉霉攘拯王盈菝潦数毅兹睫诗，使生态嚣境受援溅重。建 耪工盈褒潮薅工照废漆方瑟一壹走在靛秘，在赣靛历史爨雩蘩更斑麓获步臻， 生态环境建筑材料的蘧勃发展是对建材工业可持缫发展的主动响应，也是保 护生态环蟪、为地球来来德誊资源的必由之路。 l 。2 耪媒蔽翦来源及理纯蒋性 粉煤旋是火力发电厂燃煤锅炉摊出的废渣，悬从煤粉燃烧厢的烟气中收 搪下来静绷获。旱在1 9 1 4 年，美霉入a l o l l 发表了“煤获火出特毪熬疆究”， 曹先豪现耪漂获孛戴能翰其毒炎瞧获特挂。瑟霹羚爨获在灌凝土审戆应蘧避 行比较系统的研究是由熊国伯克利棚州理工学院的1 l e 维斯在1 9 3 3 年后开 始豹硒i 。我国有丰富的煤炭资源。激代电力工业的发展也仍然以燃煤火力 茇毫受圭。建手攥爨撬缀翡不錾壤瓣，壤厂燕搂懿不蘩扩大，警致了饕爨袭 捧放置的慧剧增长。按髓前的情况，l 搪全国平均计算t 每媾赫l 万k w 装 机容量每雄约增加近万吨粉煤灰排救擞， 而每年甯l 亿t 以上盼粉煤灰渣 茺洼充分肖羧稳薅，耪煤灰獒年撵救蠹逐年蹭翔，只好接到贮灰绣存敷， 武汉理工大学硕士论文 全国已由1 9 9 0 年的超谶7 0 0 0 万t 增加到1 9 9 5 年的l 亿t ，2 0 0 1 年累计达 1 6 亿t a 我撼至今灰场不仅累计占攮这4 0 0 多k m 2 ，薅且还在罗踅污染羞嚣 凌l l “l 。粉煤灰静污染闯题已成为我嚣可持续发震的严峻撬敞，箬不能尽 早、尽快地利用好粉煤放，其后患无掰，后果将不堪设想。对我们这个水资 源缺乏，可辫地入均占簿率报低的凰霖来说，如何利用和处置好耪煤灰具有 耋太兹酸略漾义。 粉煤淡的合理开发利用不仅是为了满足对能源釉资源的需骚，更是解决 环境污染的需要。虽然我国粉煤灰的利用率已由1 9 8 9 年的2 4 增加到了目 嚣瓣4 0 ，经与欧溯一藏鏊家翔毖，法令裂震率逐缀强1 1 9 ，。羚煤获静综 合利用是十分追切的，同时推广的任务也是报漤匿的，为l 魄，建设部 【1 9 9 4 1 4 9 0 号文件中已将粉煤灰综合利用技术列为熬点推广应用十项新技术 之一l l ”。我邋静科研工豫者结合我国妁实际情况对粉煤灰的特性翘应用开展 了太置鹣磷究工俸，毽敬褥了事春成散鑫孽成采。 1 2 1 粉煤灰的理化特憔 1 2 - 1 5 1 粉煤获是一种白色绒灰色粉状物料，燃煤的组成、燃烧的条件与处理方 法等嚣素，决定了耪爨获鹣疆残与 耋袋蓑：霉缳丈。一般它赘表躞寮囊建o 。5 5 - - 0 8 0g 触舻，孔隙率为6 0 一7 5 ，眈表面积为2 9 0 0 - - 4 0 0 0 c m 2 g ；主要含 s i 0 2 、a 1 2 0 3 、碳及铁、褥、镁的化含物，其中硅、锅氧化物占7 0 以上。 表1 - i 耱煤灰豹证学缀裁 成分s i c ha h 0 3f e 2 0 3 c a o m g o n a o 瓢0 2 含量( )z 3 1 6 2 j1 7 8 3 o2 0 7 11 4 2 1 , 90 。7 6 30 2 0 60 1 0 2 残努 妥pbc 毪m om na 含量 s 1 8 0 0 05 0 0 1 0 0 c2 7 5 7 82 0 ，卜一8 52 8 67 5 7 9 82 5 3 8 2 砖嚣建筑檐 l ； 我鏊麓钵稀瓣工鼗繇卡耱落嚣+ 产菇孛拿5 怒察 s 武汉理工大学硕士论文 心粘土砖，毁坏了大量农田。两部、两委3 5 号文件，关于墙改的通知提出： “到2 0 0 0 举，争取薪鬻媾俸毒| 料在城帮耨建房藿巾达4 0 0 , 4 ”。戳羚煤灰为主 要原料，承溅为胶凝材辩，配以豁翔帮l ，经发泡裁鬣溅蕊成静薪黧墙体材料， 具有重量辍、导热系数小、抗冻性商以及粉煤灰掺蹩大、成型方便、工艺简 单等特点，w 取代鞑土砖，广泛用于建筑行业。可综合利用其他正业废弃物 生产建耱。脱藏磊蠢稻粉煤灰兔主羹鞭辩生产轻爱麓强空；玉纛较；造纸褒耱 和粉煤灰擞产轻质建筑材料；废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦。粉煤灰与城市 生活垃圾怒固体废物中两大主体，垃圾中的化学能可为粉煤灰砌块提供热 戆。善秀黉缕会可节约犬爨媒炭， 煞必垃圾资源纯挺安了耨鲍途径 5 3 - 5 9 。 1 3 _ 2 粉攥敬的农业应用 2 2 - 2 5 1 ( 1 ) 潋土粉煤灰硫松多孔、比擞面积大，能保水，透气好，可以明显 她改善土壤结构，降低察震，增加终隙度，提高地漱，缩小膨胀率，从而显 著逢改善糕缓主壤豹繇壤整震，程送主壤孛镦生懿溺经，骞鬓予赛分转纯窝 保湿保墒，使水、肥、气、热趋向协调，为作物生长剁造了良好的土壤环境。 印度坎普尔地区的导水性实验、南昌的土壤孔隙度实验、西北农学院土壤膨 联率实验( 豁盘壤漉失 ，蠡有力戆 蔽骥了羚爨灰敬饕壤结构豹效果。 ( 2 ) 璐肥粉煤灰w 默改善壤羽ph 值和诧举成分。蔬蘩试验表骧， 粉煤灰用焘o 一1 2 礅闰内，随旋用盘增加，植物组织中铁、镩浓度下降， 铟、锰浓发增热，蕊锶、镍浓度保持不变，没有产生植株毒害痰状。粉煤灰 害窘静繇楚演料作秘羽嶷好腮深。毽这釜元素滚凌戆交纯与主壤ph 显著穗 关。粉煤获同腐植酸绪岱施用，可以提高土壤中肖散硅的含量。研究表明。 稠用粉煤灰为载体，加上有效养分，磁化后便于形成易为作物吸收的营养单 元，强终耪毙舍佟秀秘l l 擎嚷功效，搀糍撵麴撬睾挠灾缝。瑗已秀发出耪潆茭 磷肥、硅复合肥。粉缫获与农田土壤的化学成分穗似，藏粉煤灰对土壤的短 期效应很小，所以要求一定的施用煮。 1 1 3 3 耪煤获在霹：境保护方嚣豹蔽用1 2 3 , 2 s - 3 2 1 ( 1 ) 嫩处理粉煤获中含奄c a ( 3 、m g o 等碱经物震，辩羧髓废求毒串 和能力，粉煤荻比表面积较大，具有一定吸附性能。充分利用此性能是粉煤 灰资源化的重要途径之。国内外研究证实，粉煤获可有效去除骞营养型湖 泊表瑟拳觏瘸骧承孛懿薅羧酶；怼造纸、窜荣、荤骛等凌零f 鑫氟、戆、 6 武汉理工大学硕士论文 铁、油、铬、铜等) 具有定净化作用。增大加入擞可提高去除率。粉煤灰 残本低予溪性炭，虽不懋要秀生。有缀遴，粉爨灰处理毛纺厂豹印凝菠承， 脱色率达9 5 以上，c o d c r 去陈率达到9 6 2 ；粉煤灰与硫酸烧渣和霞体 n a c i 混合制得集物理吸附和化学混凝为一体的混凝剂，与无机新分予絮凝 翔p s a 配套处理焦化废水，s s 、c o d c r 、色废和酚的去除率分别为9 5 、 8 6 、9 6 鞫9 2 。餍溪耱霾俸凌奏黪耪潆获窥牙囊疫f 割藏镳镄羧镳) 麓毂 复合赢效溅凝剂，应用予制革废水处联，色度可从2 0 0 倍降到5 0 倍。c o d c r 、 s s 去除率分别达6 5 8 和8 7 6 。粉煤灰非均相倦化以过氧化缀氧化s “， 溪缝炎好：遣用囊援为4 器量分数) 越，s 2 懿去滁率哥握裹4 0 左右。嚣 前，城市嗣体菠物主要聚用遗质填毽甄理，利用粉煤灰做过滤藩处理填埋秘 淋滤液，w 以得到很好的效果。 ( 2 ) 滚气处理粉媒获( 褐煤) 困含宥较多碱性物质，是一种优良的低浓 度s 0 2 矮气麓蕊啜鬻裁，零赛还霹蔽辩大气颗粒镌。荚予这方嚣熬磷罗擐遂 较少。 1 3 4 粉煤凝的其他应用【- 6 0 - 6 2 1 耪爨获审含蠢不少蠢璃鹑物矮，霹驭裁爱魏毽翻健学方法来糖以提取拳j 糟。如：煤和炭用浮选蠛电选回收未燃烧完全的媒、空心玻璃徽珠、金属及 化合物等。 同对，搬据其囊身特性，可用予填料耪、分予爨、憎永剂、溯阻污泥固 纯等方蘸。 1 4 课题提出的目的及意义 鑫予毒警多单翅建设藏厂魏设憨帮技寒拳平豹联铡，多采取于收湿捧或漫 收漫排的方法，将粉澡获送蔓l 贮获场，造成粉煤荻酶承分含簧较大，露时老 式锅炉燃烧效率低或煤质变化较大，造成粉煤灰的宙碳量较高，因此目前存 在大量劣质温排离碳粉煤灰亟特有效练会利用。 舞蘸艇述，耪煤获豹应用磁究，溺终在豹年筏，琶内奁5 q 冬代蓑己拜 始，迄今为止已取得了棚当多的研究成果。但商碳溅排粉煤灰的综合利用较 少，在水泥方面的应用擞要集中在代祷粘土质原料懿料，例如广州水泥厂为 湿法生产绞，毽焉淫畲纛褒2 5 班上瓣耪媒获代罄糕嚣辩，帮出于羧煤获 武汉理工大学硕士论文 的水分变化很大给配料造成极大不便：冀东水泥厂利用丰润电厂湿排放的 粉煤灰代替粘土配料可生产标号达6 2 5 m p a 硅酸盐水泥熟料，采用在丰润 电厂的排灰池内直接挖取粉煤灰，堆存至水分合适后再送入“预均化库”的方 法，借助原料磨机具有烘干兼粉磨的特性，故可允许含一定水分的原料进磨， 但对于大多水泥厂并不具备这种工艺设备，很难将湿粉煤灰未经烘干直接应 用于生产配料。故湿排粉煤灰代替粘土质原料配料的应用仅仅集中在几家 湿法生产线和具有烘干磨的厂家，利用量也极为有斛u 阳8 ，”j 。 对于湿排粉煤灰作水泥混合材，特别是含碳量超过8 的湿排粉煤灰( 简 称高碳湿灰) ，至今在水泥厂应用较少。水泥企业通常采用回转烘干机或沸腾 炉进行烘干，由于粉煤灰存在极易结团的现象，采用该工艺很难将湿灰烘干 至1 以下，同时，烘干后的灰由于比重较小，废气含尘浓度较大，收尘问 题也很难解决：烘干的灰在计量和输送方面也存在较多问题，特别是高碳粉 煤灰由于其烧失量大，活性低，不能用作水泥活性混合材。 为了利用湿排粉煤灰作混合材，人们也进了许多探讨：国电电力建设研 究所李策镭，张钊等人提出从源头上解决问题【7 ”，用增钙燃烧方式，采用液 态排渣旋风炉发电。旋风燃烧是人为组织的一种稳定、可控的高速旋转火焰 流，使燃料与气体在炉内剧烈地旋转，它们之间的相对速度很快，而燃烧空间 又小，散热少，因而燃烧温度很高。煤粉经燃烧后的飞灰大部分已成为液态， 同时由于剧烈旋转而产生较大的离心力，使熔渣都飞向边壁，形成熔渣层后 顺壁流下再从炉底渣口流出炉外。旋风炉排出的大部分是液态渣。由于旋 风炉燃烧工艺具有高温煅烧与液态低温水淬的特点，再掺入适量石灰石与煤 粉混烧。使渣在炉内得到增钙，活性有了很大提高。这样大部粉煤灰转化成 了灰渣，易于烘干且活性也好，可直接作为水泥活性混合材。这一技术的设 想非常好，但是这一技术的使用是否会影响燃炉的热效率，对煤质的实用性 如何，对容量大的锅炉是否适用等问题还有待于证实。 为了降低粉煤灰中的碳含量，提高粉煤灰的活性，清华大学煤的清洁燃 烧技术国家重点实验室黎强、陈昌和从源头上除碳，提高燃烧炉的效率，进 行的实验表明f 倒：根据残余炭与粉煤灰中其他颗粒在导电性和结构形态方 面的差异，采用摩擦电选技术降低粉煤灰中残余炭的含量分选方法，能有效分 选的粒级小于2 0 0 目。但目前这种方法在国内也仅停留在实验室阶段，未取 8 武汉理工大学硕士论文 得实用性的成果。 澎江黉漶宁拳滋厂f 硼等诲多立窑金照鬟 j 充分琴j 爝剃密窑约承混熬辩豹 余热( 通常强l o o 2 0 0 乏闽) 来烘烤漫稔煤灰，但这种方法缺乏准确计量， 人工操作，溉成配料不凇确，水泥质嫩滩以控制，避造成二次污染，而且是 粉媒灰往锺禽碳量比较商，活性也差，掺加量也缀窍限。因此现谯缀少有厂 家裁用这耱方法。 为了处理高碳湿捧粉煤灰，南京化工学酣7 4 l 在研制低温合成水泥时提 出先压制成砖，秀燕养，然后煅烧的工麓路线。该) 亨法虽能实现湿获的脱水， 毽却存亵：蒸莠磊鹣砖坯瀑袭较裹，鬟经冷却嚣方霹送入窑内簸烧：较多豹 碎砖难以处理；一次性投资和运行费用较高：工业熏产占地较大簿缺陷。同 时采用该王芑进行脱碳。煅烧温度在7 0 0 - - - - 8 0 0 ，砖内的碳很难稳定燃烧， 不能保证脱碳的效果。该王艺路线，锺魏国内趟无厂家实际运行。 溥赢建榜研究设计陵豹碜 究入受肇在，卡年我就开始逶露寒溱嵩磺耪 煤灰作水淀混合材的试骏研究工作【7 5 湖，九十年代就提出了将粉煤灰和生 石灰先压制成砖坯，再入隧道窑进行熬汽养护、煅烧的工艺路线，蒸汽养护 在隧逶窑斑逡疗，与坯髂瓣舞湛、蒸发、魏拳霾时遴霉亍( 约6 1 2 ，l 、醛) ，涅 度在3 0 0 - 5 0 0c 。之间。脊利于石灰和粉煤灰化合成一定蠹的水化物以保 证在低温煅烧时形成水混矿物：提出煅烧温度控制猩9 0 0c 。以下时，就能 稳定燃烧宠垒。该工艺其蠢：残瘩、脱羰同时进彳亍的优点，工艺麓单；不存 在二次污染豹超蓬；授骚赞甭鞍彳氐；敬毪耪媒灰貌瀵毪较毫静筑蕊。毽是壶 予该工艺夜生产混合材时需压制成型，并且烧结后还需破碎：改憔粉煤灰时 掺入大量生石灰，使生产成本大为增加，因此，至今尚未有厂家应用该技术。 耪媒灰辑学援寒莛一壤缘金毪、迭缀整熬辩掌技寒。箕技未熬霹拷续发 展，依赖于其它相关学科的最新进展。若能合理利用，则既能够用来化解粉 煤灰所带来的环境问题，又能够将其作为一个新兴的浇源以发展多种实用性 产晶。我嚣耪煤获熬综合剿爝，长鬏墩来一壹受到霹家有关部门的建疫重视， 在技术和藏糟方面氇取褥了较多成果，应把提高耱煤获综合确罔经济效益、 社会效益有机结合作为燕攻方向。 电夏滚憝生产乙炔气、聚氯乙烯、聚乙烯醇等产晶所排出的以c a ( o h ) 2 势主要藏分魏废渣，我函每年捧蔽羹为2 0 0 万t 裹表。蕤着鋈蠹瓣奄嚣需求 q 武汉理工大学颈士论文 量的不断增加，电石渣的排放置也将火大增加，电霸渣的物理特性为细度比 较，j 、鬏靛魄较均匀，8 0 左右豹颞毂在l o - 5 0 l m 蕊强，流动梭较差，电 石渣鳆通常艨始水分8 0 9 0 之闯，经陈纯詹柬势奁2 0 - - 3 0 ，对土壤结梅及 她下水系有不利影响，憾时间堆放、风干极易起灰，对周边环域污染很大， 属于难以她邀的工业废弃物。开拓对魄石渣的综合利用，是改蛰埔镜，提高 效益翁一颂黧要搭蓬。 高碳湿摊粉煤灰和电石渣由于其嗣身特点，在赘源化利用方耐均存在较 多困难，使萁在规模化利用方面受到觳制，寻找一种适应其特点，化不利因 素蠢喜零l 爨豢鳃综合楚毽掰穷法，是零谍趟鹣最终翳豹。本课题缝实燕，可 随时应用两释难于处理的羔监废料，擞产出性能优越静复合改瞧材料，对于 最大限度利用工业废渣，节省自然资源，保护生态环境，节省能渊，降低生 产成本具有积极意义。环境效益、经济效益显著。 1 5 课题研究的主要肉容、方法及技术路线 为了能嫩产出活性较高的复合改性粉煤灰，首先在试验室滋行试配研 究，选择多转苓霹的酝方穷案避行试烧，根据产暴斌途筛选比较选择出最佳 静配料方案；闲时在不同静温度下遴符试烧探索最佼鼹烧结澄度：然后根据 实验室探索的成果来指释试生产并根据实际情况来调整工艺参数，生产出 高活性复岔改性粉煤灰累歹 j 产品，分别进行改性灰侔铝硅质材料配料烧制高 强求嚣熬耱秘改瞧耪爆凝侔混合耱掺入蠢霹农混毽麓戆影翡试验，戮霞撂罢 实际生产。甜掺该混合材盼水泥进行滁凝土性能试骏，测试其强魔、抗冻融 性、抗渗性等指标；并j 挠行复合改性粉煤灰作砌筑水泥的研究。 由予铡耀隧暹窑绞烧互芑隰缓兵鸯王艺楚萃，鹱永、脱碳丽曩尊进行，运 行费用低潋藏不存在除垒和二次污染的优点。因j ：谯零次工、韭生产试验中还 采用河南建材研究设计院提出的隧道搿煅烧工艺方法。同时对该工艺方法也 提出了一定的改进措施；针对粉煤灰的鸯碳璧和漫食羹都比较葛，嚣电石渣 豹细度丈、滠含囊毒，霄一定的稔毪霹淤起蘩赣会麓静俸鼹，鬻蠢霹走采强 双轴搅拌机进行搅拌，然后成球盘成球。再入隧道黎煅烧的工芑方法来处理 两种废渣。 该技零耱线其有淡下数稳点：f ) 墨芝滤疆篱攀，霹良实现极壤纯豹连 武1 汉理二大学疆士论文 续生产。( 2 ) 可以综合剁用两种难以处理的工业废弊物，可谓一举两得变废 舞宝，嚣辩爵簿餐生产袋拳。( 3 ) 慕懑袋臻激烧技术，辩臻藏松，曩浇结豫 碳除瀑，弗霹以蒂l 震科球串所舍耱残禳幸箬势一部分燃辩，簿低能耗。( 4 ) 筑 结后的料球盥径一般小予4 0 m m ，不满破碎可壹撩作为混合材入磨粉磨，且 翳磨性能较好。 武汉理工夫学硕士论文 第2 黎高碳瀑撵耪媒获一毫羞渣复含改性材料憋器剃 2 1 复禽改性材料体系的设计 器潆获煞嚣震多采鼹增舞接蘸以达爨灌魏嚣魏麓鏊懿，无论建在爨媒审 添藤石灰襁亦或是在粉煤灰中添加瓣获，蚜会增搬蒜灰石资源静消耗，丽在 工业废渣中寻找替代物，电石渣则可能是为较合爝的选择。由予描碳湿排粉 煤茨在应用中盛须涉及捌麓永积脱碳抟惩逐，电瓣渣熬裂用亦会遇裂聪永之 要求，藤魄磊渣孛较褰瓣钙含量羹耪煤灰滔诺之辑鬣，综含考惑蹲释鐾辩靛 特点与性能置补性，以避当比例配含，在适当的濑度和环境条件下，采用经 济实用的工芑使脱水、脱碳、增钙融为体，是零艇台改性材料体系设计的 窭茇煮。 2 2 主甍原材料及性能评价 2 ，2 。l 耪煤凝 爵究翅耪媒菝圭癸楚耱乡灾毫厂掺攘荻，零撵箴量鳕袁融嚣睫，戳瀑 排灰为主，灰场贮灰的水分一般为3 0 ，长期陈化后降为1 5 涮藏右，其主 要的物理釉化学性质期激2 - 1 ，2 - 2 。 表2 - i 餐漂敷弱辏鼙倦学後震 0 0 9 r a m 比寝面积 密实度 容藿 标准稠度1 i 取样点 比蓬用水量i 筛余( ) c m 2 g ( ) k g m 5 ( ) l 事藏蓑蓊 2 ，2 4 0 7 82 ， 4瑰忿4 7 26 l 。3 表2 - 2 化学成分( ) 袭撵煮 s i 0 2 a i a hl e 妁s c a o m g o s 0 3 l o s s 车间浮获 4 3 7 93 1 4 55 ，5 05 4 61 1 90 5 0 1 0 7 2 灰 场 3 9 9 22 3 9 45 7 44 5 61 7 40 4 4 2 1 2 5 获蟋 4 6 。莲s2 8 。4 5s 5 92 4 7l 搿0 + 4 2j 0 筻 武汉理工大学硕士论文 强2 - 1 耪煤灰季曩箍宅襞( s e m ) 网2 - 2 粉煤获的x p , d 分擀 粉煤灰微观形貌觅 薯播电镜( s e 照舜图2 一l ，瀛察表绢，粉煤灰串太 部分是细小的玻璃质球状颗粒，x r d 分析( 图2 - 2 ) 波明粉煤灰矿物组成主要 为玻璃相，丽结晶相主鼹是蕊英、莫来石、游离裁化钙及无水程膏等a 2 2 2 毫蠢滏 电石濂是新乡树滕厂生产树脂的剿产品，每年的排放量为3 万吨，目前 厂内的存放蠹为数十万吨，对周边环境造成污染，难以处理，一囊困扰着生 产厂家豹发展。毫嚣渣熬秘瑗特性兔缁度毙较夺、鬏粒魄较均匀，8 0 左右 武汉理工大学硕士论文 的颗粒在1 0 - 5 0 1 t m 范围，流动性较差，电石渣的原始水分8 0 9 0 之间，经陈 纯嚣承分巍2 5 左右。其健学藏分如下表2 - 3 。 表2 - 3 电石渣化学成分( ) 编号s i o za 1 2 0 3f e 2 0 3 c a o m g o l o s s 合计 l4 2 52 。s 7l 。5 06 4 4 04 ，2 毒22 2 。7 9 24 6 72 o lo 1 36 8 1 31 0 12 4 ，0 l9 9 9 6 2 3 复金改性材料的试验室探豢研究 电褥渣在高碳滋摊粉煤灰一电= 爵渣复合改性中的作用主要有两点： 一是作为粘结剂，使混料易于成球弗具有一定强度，从而使得糖煤灰改性 处理易于安瑰工业化；二是作为改性誊| 辩，其所含c a o 是形成复合改性粉 煤获靖辩魏童要矿锈缀努。 ( 1 ) 成球掺入电稽渣的一个目的是为了起耥结絮l 的作用，对成球的要 求的是粒糨在1 0 - 4 0 r a m 之间，外观较圆润光滑，1 米降落不破碎。实验表 鞠，终是穗绪糕，龟嚣浚掺蠹2 0 龚f 经藏臻盘残球器，辩球其鬟定强疫， 能够满足工业生产时运输及缎烧过稷的承力要求。丽当电石渣掺爨超过2 0 达到4 0 时，球的含水激较高，易结太团。因此电石渣掺入量为2 0 左右 对对残球娥必有剩。 ( 2 ) 活性电石瀵的掺入耋黯改毪粉煤获靛潘往影响较大，佟为粉煤 灰的改性材料。电石渣的最优掺量( 以配合料中脊效c a o 含量焱示) ，则因 复金改性粉煤灰的用途不同丽不同； 舞了磷宠c a o 懿窘蠡瓣改佳餐爨获活毪蓖彩璃，雀实验室酝麓苓闰c a o 含量( 即不同的电石渣掺入量) 的粉煤灰球，在电炉中升温蕊9 0 0 ( 2 保温 3 0 r a i n 进杼煅烧活化、处理。选用4 2 5 级硅酸盐水泥，掺入2 0 不同c a o 含羹豹复会改蛙羚煤获，检测稠瘦弱2 8 天抗蓬强发，掇索c a o 客囊对改性 粉煤获的谲性影确。编号0 样品为束掺猃煤灰的4 2 ，5 级硅酸薤水泥，编号l 为未进行飘合改性的烘干粉煤灰。篾含改性粉煤凝中的c a o 宙艟对其活性 的影响分鄹见表2 - 5 、蹋2 - 3 。 武汉理工太掣磺士论文 表2 。5 致毪羚漾获孛弱c a o 含量对箕活性熬影缡 i编碍 ol23 4 5 lc a o 禽爝( ) 5 2 61 0 8 81 6 5 62 0 3 23 2 5 5 l2 s 天羲莲强度( 麓嘲 5 1 9 4 0 。34 2 84 3 64 4 14 5 。6 鸵 5 0 茎部 一 氆辅 疆 版“ 羁 啦 os1 0帏2 02 53 。3 5 c a o 禽慧( ) 溪2 0 复会教瞧爨辩孛静c a o 鑫量对熬灌蛙豹影确 由图2 - 3 及表2 5 可篼l ；复合改性材料随着电祗渣掺加鬣( 郎c a o 的 含量) 的撼离，其活性谢提高的趋势。 综合娥壤袭嚣鳇嚣索，胃壤豢复套改毪耪辩魏鼹途麓蘑经耪煤获魏c a o 含量遴褥精警调整。警麓余致性材辩糟作承泥混会耪或生产寝筑砂浆辩，应 以尽量提黼复合改性材料活性为前摄，配合料中c a o 含量可以摊制高一些， 以2 8 2 建寰；露用作水泥躁辩代替牯配水泥壅辩对，复台改链材料豹 嚣台辩串c a o 含蠢蔫程1 5 2 s 冁之翔镳整，c a o 岔纛越离憨豢利于撵离索 泥生料活性，降低水泥髂料的热耗，撼高水泥窑的单位产量，但同时复合改 性材料的成本也越高。豳此工业生产时需作综合技术分析后确滗蠼佳掺量。 枣实聚黪羹轰袭予探讨王照蘧实藏魏毒蜇毪，试验辛，采壤魏毫= 嚣渣掺 塞为2 0 。 武汉理工夫擎硕士论文 2 4 复台改性材料的工业性试验 2 4 ，l 蔓会改牲瓣褥工魏试验戆王蕊流壤选撵 在试验室小试的麓确上选择合适的工艺参数，猩新乡建材厂党成本次工 业试验，利用新乡建树厂的水泥成球设备完成了原料的成球，然厢再利用制 砖隧道窑宠或了嚣辫鹣嚣护窝藏烧。王延控试验鹣王芝滚程冤强2 4 。 图2 - 4 擞产工艺流程凰 耪媒获永混 裔羰瀵簿粉瀑灰一魄器渣复套改瞧翡主要塞产王艺遭疆蓬： ( 1 ) 陈化池的电澍渣，贮灰缅的湿粉煤灰按定比例混合均匀； ( 2 ) 混合均匀后的混合料成球； ( 3 ) 辩球在篷遭窑魂蒸莠、照烧黎冷露； ( 4 ) 隧道窑藤麓静样品百戬势簿三静霭途： ( a ) 作为生料配料的铝硪腌原料生产熟料。 ( b ) 季# 为生产水泥用混合材。 ( e 耪蠹垒产砌筑骖浆。 l 武汉理工夫学疆士论文 2 4 。2 主嚣麓艺控制参数的优化 生产皆的主要工艺参数楚：毫石潦与粉媒灰熬懿台毙，蒸气箨护魏条钵 移对阕；焱烧鹣条释秘辩海：冷帮靛袭释氍霹间。 ( 1 ) 电石潦岛粉煤灰的酝念比的研究 根据前述研究结果，电蒋渣与粉煤灰b k 倒按2 ：8 较为裔适，即电硝渣掺量取 梵2 0 嚣。 ( 2 ) 蒸气养护的条件和时闯 本工她试验中，蒸气养护在燧遂榭内实现，与料球的升温、糕发、脱水 6 2 5 i c 22 ：3 83 ：4 06 2 7 。89 93 4 45 7 26 9 6 6 2 。5 c 3 2 ：0 93 ；0 0 6 37 39 13 3 + 2 4 8 36 6 2 6 2 5 c 4 l ：5 53 ：5 5 5 9 7 _ 39 23 5 15 1 26 8 。3 6 2 5 3 5 小结 逶避上述复台改热毒孝瓣瑟辩烧铡承淀熟秘戆试验及有关瓿疆分褥，可良 得出如下地结论： 1 复合改性材料代替粘土配制的水泥生料易烧性较好，烧成的水泥熟 料标号可达6 5 m p a 以上。 2 。聚矮复合改毽牵芎瓣配翻东溅垒瓣魄采蔫聚蘸辩，熟瓣澎成热降低 4 7 k c a i z k g 以上，因而可以提高水泥窑的产量，降低水泥窑的单位熟料热耗。 3 所采用的四缎黼料，均可烧比高标号熟料。 4 。爨浇蛙靛实验淡鬻，游离氧化钙魏含量与k h 篷关系较文，k h 毽 和硅酸率n 对易烧性的影响较大，为了使生料具裔较好的易烧性，应适当降 低值k h 和提高值1 3 ，以0 9 和2 5 为宜。综合考虑，k h 值以控制0 8 9 0 9 2 为宣，疆簸率r l 应在2 4 2 ，6 范围，镪氧率p 控制在1 4 1 6 - g m n 。 武汉理工夫学硕士论文 第4 章蔫掺耋复合改性糖糕嘉强水瀑魏戮潮 用高碳湿排粉煤灰一电石渣复含潋性材料作水泥混合材，熟料采用前述 嵩羰湿 粉漾参 一邀嚣潦复舍改蛙材j l l 萼醚辩鬓或缒水混熟辩，谯潺南建材研 究设诗陵靛5 0 0 5 0 0 r a m 栝建试验壤土，进行了藤掺耋簧台改缝获霪镬离 强火山灰水拢的中间试验。并委托河瀚建材质量濂臀检验测试中心对磨制的 水泥进行丁质量检测。 4 。l 瘩瓣的缓势捞瓣 4 1 1 高碳温排粉煤灰一电若渣复台改性材料 本实验采翔在新乡建材厂烧劁的餐会改性粉燃获( 煅烧潺度9 0 0 ( 2 ) ， 讫学残掰觅袭4 - - l 4 1 2 水泥熟料 采用前述用复含改性粉煤灰配料烧制的n o ，l 、n o 2 、n o 7