一种用高钙粉煤灰制备高钙粉煤灰水泥的方法

摘要

本发明公开了一种用高钙粉煤灰制备高钙粉煤灰水泥的方法。在现有球磨机头部设置一个燃烧室，将计量好的高钙粉煤灰与消解剂进行预混后，再与计量后的水泥熟料、石膏、高炉矿渣等一并送入球磨机球磨；在磨机的机械作用下，磨机内物料温度升高，加上由磨头燃烧室提供热量，使得消解液中水分蒸发后与高钙粉煤灰中的游离氧化钙发生机械化学作用，在水泥磨制过程中实现游离氧化钙消解，最终制得高钙粉煤灰水泥。该工艺简单，不需要在生产水泥之前专门增加高钙灰处理工艺，游离氧化钙消解效果显著，大幅增加高钙灰在水泥中的掺量，水泥制造成本降低。克服了调湿消解粉煤灰游离氧化钙需要2－7天的弊端，连续生产，同时提高水泥磨机球磨效率10％以上。

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰水泥的制备方法，具体涉及一种用高钙粉煤灰制备高钙粉煤灰水泥的方法。

背景技术

众所周知，在粉煤灰中氧化钙含量大于10％(重量)的粉煤灰称为高钙粉煤灰。高钙粉煤灰由于含有游离氧化钙，如果直接应用于水泥和混凝土中使用后，往往会引起水泥或混凝土体积安定性不合格问题，为建筑工程带来隐患，为此国家对高钙粉煤灰中游离氧化钙的含量进行了严格限制。按照国家有关高钙粉煤灰的技术标准，大部分高钙粉煤灰不能够直接添加到水泥或混凝土中使用，需要对高钙粉煤灰进行改性处理。

根据国家有关标准，由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥)，代号P·F。水泥中粉煤灰掺量按质量百分比计为20％～40％。

事实上，粉煤灰有多种类型，根据化学组成的不同，主要有高钙灰和低钙粉煤灰。高钙粉煤灰中由于存在游离氧化钙，使得高钙灰在水泥中的掺量通常小于10％，所以达不到制备粉煤灰水泥要求的粉煤灰占20-40％的要求。为了提高掺量，有必要对高钙灰中游离氧化钙进行消解。

高钙粉煤灰中游离氧化钙消解的方法有很多，按照消解游离氧化钙的原理不同，可分为物理法和化学法。

物理法就是对粉煤灰进行机械磨细，达到一定细度后，游离氧化钙遇水迅速消解，不会对水泥或混凝土带来安定性问题。但是这种方法，往往要求将高钙粉煤灰粉磨的细度足够细，有时粉煤灰的细度要小于30微米才能够达到安定性合格的要求，所以这种方法虽然工艺简单，但存在能耗高，成本高的缺陷。

化学法就是通过对粉煤灰中添加化学物质如硫酸盐等使得高钙灰被化学外加剂激发，达到消解游离氧化钙的目的。这种方法突出的特点是所添加的化学物质成本高，造成改性粉煤灰成本也高的缺陷。

还有一种就是调湿处理的方法，这种方法简单且成本低，但是粉煤灰调湿过程不容易操作，存在工艺上不容易实现环保的自动化作业，为大规模生产带来困难等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，成本低，在制备粉煤灰水泥过程中不增加复杂的设备和工序，用最简单的方法增加高钙粉煤灰的掺量的一种用高钙粉煤灰制备高钙粉煤灰水泥的方法。

为了克服现有技术的缺陷，本发明的技术方案是这样解决的：一种高钙粉煤灰制备高钙粉煤灰水泥的方法，按下述步骤进行：

(1)、首先在现有的球磨机头部设置一个燃烧室，计量后的粉煤灰的添加量为18份～40份，所述消解剂包括消解液或固体消解剂，所述消解剂的添加量为高钙粉煤灰重量的0.8份～3.5份，在输送进入磨机的过程中用机械方式进行预混。

(2)、将上述经过预混的混合料再与60份～70份水泥熟料、4份～6份石膏、4份～12份高炉矿渣一并送入球磨机进行球磨；

(3)、高钙粉煤灰水泥出磨粒度控制在＜45微米，其筛余小于15％；

(4)、在磨机的机械作用下，磨机内物料温度升高，消解液中的水分蒸发，与高钙粉煤灰中的游离氧化钙发生机械化学作用所需的机械化学反应温度控制在100℃-180℃的范围内，在水泥磨制过程中实现游离氧化钙的消解，最终制得高钙粉煤灰含量为18份～40份的高钙粉煤灰水泥。

(5)、通过调整通入磨机的燃烧室产生的烟气量，使磨尾除尘器固气分离时不结露，防止袋式除尘器糊袋。

通过在水泥粉磨过程中，添加申请者已经申请专利(消解游离氧化钙的消解剂以及消解高钙粉煤灰中游离氧化钙的方法，申请号：200810017534.X)中的一种消解游离氧化钙的液体消解剂，在水泥粉磨过程中实现高钙粉煤灰中游离氧化钙的消解，从而提高水泥中高钙灰的掺量。

为了保证磨内物料中的水分蒸发，发生机械化学反应，在磨机内充分实现游离氧化钙的消解，本发明在球磨机磨头设置燃烧室，燃烧室产生的高温气体通入磨机，加热磨中物料，保证水分蒸发，反应完成后，在磨尾通过除尘器实现固气分离，同时由于燃烧室的设置，也保证了出磨气体的温度，防止磨尾袋式除尘器结露，保证除尘器正常工作。

本发明与现有技术相比，本发明的特点是：

首先本发明制备高钙粉煤灰水泥的工艺简单，不需要在生产水泥之前专门增加高钙灰处理设备与工艺，只要在普通的水泥球磨机前增设燃烧室，为粉煤灰原料增加混合设备即可实现本发明的技术方案。

其次，本发明游离氧化钙消解效果显著，可以大幅增加高钙灰在水泥中的掺量，水泥制造成本降低。由于机械研磨降低了游离氧化钙的颗粒尺寸，消解剂中的化学物质可以迅速和新鲜的磨细游离氧化钙表面发生机械化学反应，随着物料温度的提高，消解反应速度大幅度提高，消解剂水分不仅起到均匀分散消解化学物质和粉煤灰充分接触的作用，而且，水蒸汽也起到了消解游离氧化钙的目的，所以本发明游离氧化钙消解效果显著。

第三，通过在球磨机前增设燃烧室加热磨内物料和利用球磨物料过程中物料温度升高的原理，将粉煤灰调湿过程在球磨水泥的过程中实现，克服了调湿消解粉煤灰游离氧化钙需要2-7天的弊端，实现了连续生产。

第四，由于消解液本身也是助磨剂，在消解游离氧化钙的过程中还可以提高水泥磨机球磨效率10％以上。

附图说明：

图1为高钙粉煤灰水泥闭路球磨制备流程图；

图2为高钙粉煤灰水泥开路球磨制备流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1所示为高钙粉煤灰水泥闭路球磨制备流程图，高钙粉煤灰原料经过皮带计量秤计量后和同样按比例计量的消解剂在进入磨机磨头料仓前的输送带上进行机械预先混合，高钙粉煤灰与消解剂的预混物和计量后的水泥熟料与石膏一并进入磨头料仓后被送入磨机进行球磨。在物料球磨的过程中，磨头设置的燃烧室产生的烟气加热物料，使得消解剂中的水分蒸发，游离氧化钙被消解。出磨物料通过选粉机进行分级，合格粉料进入水泥成品库，粗颗粒物料返回球磨机继续磨细。

图2所示为高钙粉煤灰水泥开路球磨制备流程图，控制入磨物料量，确保出磨水泥符合粒度要求。由于在球磨机工作过程中必须对磨机出料口处进行除尘，往往采用袋式除尘器除尘，为了保证袋式除尘器正常工作，需要调节燃烧室烟气进入磨机流量，在保证消解游离氧化钙的温度的同时，保证不出现除尘气体结露糊袋现象。

实施例1

水泥熟料是采用高质量的旋窑生产线生产的优质熟料。

天然石膏：应符合GB/T 5483中规定的G类或A类二级(含)以上的石膏或硬石膏。工业副产石膏：工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品。采用工业副产石膏时，必须经过试验，证明对水性能无害。

矿渣为符合GB/T203的粒化高炉矿渣。

高钙灰为氧化钙含量大于10％的火电厂粉煤灰或低钙粉煤灰经过脱硫增钙产生的脱硫高钙灰。

消解剂为专利申请号为200810017534.X中描述的液体或固体游离氧化钙消解材料。实施步骤：

(1)、首先在现有的球磨机头部设置一个燃烧室，计量后的粉煤灰的添加量为18份～40份，所述消解剂包括消解液或固体消解剂，所述消解剂的添加量为高钙粉煤灰重量的0.8份～3.5份，在输送进入磨机的过程中用机械方式进行预混。

(2)、将上述经过预混的混合料再与60份～70份水泥熟料、4份～6份石膏、4份～12份高炉矿渣一并送入球磨机，进行球磨；

(3)、高钙粉煤灰水泥出磨粒度控制在＜45微米，其筛余小于15％；

(4)、在磨机的机械作用下，磨机内物料温度升高，消解液中的水分蒸发，与高钙粉煤灰中的游离氧化钙发生机械化学作用所需的机械化学反应温度控制在100℃-180℃的范围内，在水泥磨制过程中实现游离氧化钙的消解，最终制得高钙粉煤灰含量为18份～40份的高钙粉煤灰水泥。

实施例2

水泥熟料70份；高钙粉煤灰20份；石膏5份；高炉矿渣5份；外加消解剂为高钙粉煤灰重量的1份；控制磨机内物料最高温度为120℃，水泥出磨粒度45微米筛余小于15％，所得粉煤灰水泥符合GB 1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥国家标准》中各项规定的指标，其他步骤同实施例1。

实施例3

水泥熟料：65份；高钙粉煤灰25份；石膏5份；高炉矿渣：5份；外加消解剂为高钙粉煤灰重量的1.5份；控制磨机内物料最高温度为150℃，水泥出磨粒度45微米筛余小于15％，所得粉煤灰水泥符合GB 1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥国家标准》中各项规定的指标，其他步骤同实施例1。

实施例4

水泥熟料：60份；高钙粉煤灰30份；石膏5份；高炉矿渣：5份；外加消解剂为高钙粉煤灰重量的2.0份；控制磨机内物料最高温度为160℃，水泥出磨粒度45微米筛余小于10％，所得粉煤灰水泥符合GB 1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥国家标准》中各项规定的指标，其他步骤同实施例1。

实施例5

水泥熟料：60份；高钙粉煤灰25份；石膏5份；高炉矿渣10份；外加消解剂为高钙粉煤灰重量的3份；控制磨机内物料最高温度为170℃，水泥出磨粒度45微米筛于15％，所得粉煤灰水泥符合GB 1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥国家标准》中各项规定的指标，其他步骤同实施例1。

实施例6

水泥熟料：60份；高钙粉煤灰35份；石膏5份；高炉矿渣5份；外加消解剂为高钙粉煤灰重量的2份；控制磨机内物料最高温度为120℃，水泥出磨粒度45微米筛余小于10％，所得粉煤灰水泥符合GB 1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥国家标准》中各项规定的指标，其他步骤同实施例1。