专利名称：高掺粉煤灰水泥生产工艺及粉磨工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑材料生产领域，具体涉及一种高掺粉煤灰水泥生产工艺及粉磨工艺。
背景技术：
水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。目前，国内生产水泥的工艺主要包括生料制备、熟料煅烧和粉磨(水泥制成)三个工序。生料制备中的生料包括石灰质原料(石灰岩、泥灰岩、白垩等，占总重量的65 75% ),粘土质原料(黄土、粘土、页岩、泥岩等，占总重量的10 25% )，校正原料(铁矿石、硫铁矿渣、砂岩、粉砂岩等，占总重量的5 15% )。生料制备分干法和湿法两种。干法一般采用闭路操作系统，即原料经磨机磨细后， 进入选粉机分选，粗粉回流入磨再行粉磨的操作，并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺，所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。湿法通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统，但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、 中型厂宜采用回转窑。窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料，人工卸料；机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的，它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高，近年来，大多数立窑已被回转窑所取代。窑筒体卧置(略带斜度，约为3%)，并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆(含水量通常为35%左右)的湿法窑。在粉磨(水泥制成)生产工序中主要包括的物料有熟料(熟料中的主要矿物有 硅酸三钙C3S硅酸二钙C2S铝酸三钙C3A铁铝酸四钙C4AF)、石膏、矿渣(矿渣是冶炼生铁时的副产品，主要组成有硅酸钙、硅酸镁、铝硅酸钙、铝硅酸镁等)、粉煤灰、激发剂(主要包括硫酸盐激发剂和碱激发剂)等，经计量配料后全部进入一台磨机进行粉磨，粉磨完后即制得成品。其中，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，我国燃煤电厂粉煤灰的主要氧化物组成为Si02、Al203、Fe0、Fi5203、Ca0、Ti02、Mg0、K20、 Na2O, SO3、MnO 等。由于各种原材料物料特性差异较大，主要是各种物料本身的原始粒度、易磨性、水份、温度不同，一起粉磨势必造成颗粒小且易磨的物料先达到成品需要的细度，而颗粒大且难磨的物料还未达到成品需要的细度。若不继续粉磨，产品质量不能满足要求，若继续粉磨，势必造成部分物料过粉磨，造成能源浪费和生产成本升高，水泥性能下降。如今，采用粉煤灰作为水泥的混合材，其用量呈现快速增长的态势，已成为仅次于矿渣的第二大水泥生产用混合材料。粉煤灰本身具有良好的火山灰性和潜在水硬性能，与水泥混合后，水化生成水化硅酸钙凝胶，起到增强的作用；另一方面由于粉煤灰中会有大量微珠，具有较小比表面积，因此在混凝土用水量不变的情况下，可以有效地改善混凝土及砂浆的和易性。粉煤灰作为电厂的固体排放物，其处理难度比较大、处理费用高，同时粉煤灰堆放对环境有危害，主要是占地及随风飞扬、污染大气和周围环境。高掺粉煤灰可以解决粉煤灰高费排放和环境污染问题，并将废弃物转化为再生资源。但目前我国的粉煤灰水泥或复合水泥中粉煤灰的掺量较低，一般为20-30 %，其潜在的化学活性未得到充分发挥，当其掺量加大时，水泥的强度特别是早期强度达不到标准的要求。因此，迫切需要解决水泥生产中不能高掺粉煤灰的技术难题，需要提供一种高掺粉煤灰水泥生产工艺，减少污染，降低能耗，提高水泥的质量、产量、降低水泥成本等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种高掺粉煤灰水泥生产工艺和粉磨工艺。本发明解决所述技术问题所采用的技术方案为高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，包括以下步骤a、将40 55重量份熟料和5 6重量份石膏粉磨，使其比表面积大于350m2/kg，0. 08mm方孔筛筛余小于2% ；b、将步骤a中磨细的熟料和石膏与40 50重量份粉煤灰、0. 4 0. 6重量份激发剂混合粉磨，使其比表面积大于400m2/kg，0. 08mm方孔筛筛余在1 1. 5%之间。其中，在上述工艺方法的熟料的用量中，15 20重量份的熟料可用相同重量的矿渣替换。其中，上述工艺方法所述激发剂由碳酸钠、硫酸钠和三乙醇胺组成，其按重量配比为碳酸钠8 12%、硫酸钠86 90%、三乙醇胺1. 5 2. 5%。进一步的，所述激发剂按重量配比优选为碳酸钠10%、硫酸钠88%、三乙醇胺
2 % ο其中，上述工艺方法步骤a中熟料和石膏的用量优选为熟料45 50重量份、石膏5. 5重量份。其中，上述工艺方法步骤b中粉煤灰和激发剂的用量优选为粉煤灰45 50重量份、激发剂0.5重量份。高掺粉煤灰水泥生产工艺，包括生料制备、熟料煅烧和粉磨(水泥制成)三个工序，其中，粉磨工序采用上述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺。本发明工艺方法的有益效果为此工艺有利于分别控制熟料和粉煤灰细度，达到物料共同磨细，并缩小了粉煤灰与熟料的活性差距，使两者的水化反应有一个较好的匹配； 并且，本发明方法中采用特定的激发剂；方法的改进和原料的选用两者综合作用，从而提高了水泥的早期强度和粉煤灰在水泥中的掺量，减少污染，降低能耗，提高水泥的质量、产量、 降低水泥成本等，实现资源的综合利用；同时提高了磨机的研磨效率，本发明方法经济效益和社会效益十分显著，具有很好的推广前景。
具体实施例方式高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，包括以下步骤a、将40 55重量份熟料和5 6重量份石膏粉磨，使其比表面积大于350m2/kg，0.08mm方孔筛筛余(细度)小于2% ；其中，熟料和石膏的用量优选为熟料45 50重量份、石膏5. 5重量份。b、将步骤a中磨细的熟料和石膏与40 50重量份粉煤灰、0. 4 0. 6重量份激发剂混合粉磨，使其比表面积大于 400m2/kg,0. 08mm方孔筛筛余在1 1. 5%之间；其中，粉煤灰和激发剂的用量优选为粉煤灰45 50重量份、激发剂0. 5重量份。所述激发剂由碳酸钠、硫酸钠和三乙醇胺组成，其按重量配比为碳酸钠8 12%、硫酸钠86 90%、三乙醇胺1. 5 2. 5%，优选重量配比为碳酸钠10 %、硫酸钠88%、三乙醇胺2%。其中，在熟料的用量中，15 20重量份的熟料可用相同重量的矿渣替换。高掺粉煤灰水泥生产工艺，包括生料制备、熟料煅烧和粉磨(水泥制成)三个工序，其中，粉磨工序采用上述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺。本发明工艺方法有利于分别控制熟料和粉煤灰细度，达到物料共同磨细，并缩小了粉煤灰与熟料的活性差距，因为粉煤灰越细，其活性成分参与反应的表面积越大，反应速度则越快，反应程度也越充分(熟料和粉煤灰的活性主要是指其对水泥强度发挥的作用， 如熟料与粉煤灰活性差距较大，则两者对水泥强度的贡献不能达到最大化，造成物料活性的浪费。普通粉磨工艺熟料与粉煤灰的活性差距较大，主要是因为不能达到共同磨细，粉煤灰粒度小，易磨性好，熟料粒度大，易磨性差，如不缩小差距则会出现当粉煤灰已经磨细时， 熟料还没有全部磨细，如继续粉磨则会出现粉煤灰和部分熟料过细而部分熟料还没有磨细，致使粉磨电耗增加，产量降低，生产成本升高)，使两者的水化反应有一个较好的匹配， 因为粉煤灰颗粒越细，微细颗粒越多，越能均勻有效地填充到水泥颗粒之中，堵截混凝土内的泌水通道，减少泌水；越能大幅度地减少浆体内的液体流动，增强了混凝土拌合物的黏聚性，从而提高了水泥的早期强度和粉煤灰在水泥中的掺量，同时提高了磨机的研磨效率。本发明采用碱类、硫酸盐类的特定的复合化学激发剂，同时掺入一些提高水泥比表面积的醇胺类材料。该复合的激发剂一方面通过物理或化学吸附作用于粉磨物料颗粒表面，减少颗粒间的磨擦力和粘附力，使颗粒间的滑动变得容易，增加物料的流动性，从而改善磨内的粉磨工况，最终改善粉磨效果；有效的防止或减少团聚现象，平衡颗粒表面静电， 降低表面张力和表面能，使颗粒间的静电凝聚力得以屏蔽，清除包球糊磨现象；有效消除导致微裂纹再愈合和细颗粒聚集作用的各种作用力，使裂纹趋向扩展，防止细颗粒团聚，特别是细磨阶段，起到良好的分散作用。另一方面化学物质与水泥中的铝、硅、钙等发生化学反应，产生具有增强功能的中间物质，同时造成水泥中氧化物晶格缺陷，增加水泥活性从而提高水泥强度，改善水泥性能。同时水泥颗粒在比表面积增大过程中也发生了一定的物理化学变化，这些变化更有利于化学激发物质与其表面发生活化反应，进一步激发出水泥颗粒潜在的水化活性。在提高水泥混合材掺量上，本发明的激发剂有显著优势。下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例一用本发明方法生产高掺粉煤灰水泥及其性能原料准备激发剂按重量配比将碳酸钠10%、硫酸钠88%、三乙醇胺2%混合均勻备用。熟料来源于攀枝花瑞丰水泥有限公司，是按普通水泥生产方法经生料制备和熟料煅烧工序制得，熟料达到国家标准GB/T 21372-2008 ；粉煤灰来源于攀煤矸石发电有限公司， 达到国家标准GB/T 1596，石膏来源于攀枝花平地石膏厂，达到国家标准GB/T 5483。
先将熟料和石膏按表1所示的质量进行称量，混合后粉磨，粉磨时间大于30分钟， 使熟料和石膏混合物的比表面积大于350m2/kg，0. 08mm方孔筛筛余小于2%。将磨细的熟料和石膏与表1中所示重量的粉煤灰、激发剂混合粉磨，使其比表面积大于400m2/kg，0. 08mm方孔筛筛余在1 1. 5%之间，混合均勻后制得水泥成品。按照水泥检测方法国家标准GB/T 17671，得到水泥的产品性能，详见表2。表1实施例一原料用量
权利要求
1.高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，其特征在于包括以下步骤a、将40 55重量份熟料和5 6重量份石膏粉磨，使其比表面积大于350m2/kg，0.08mm方孔筛筛余小于2% ；b、将步骤a中磨细的熟料和石膏与40 50重量份粉煤灰、0.4 0. 6重量份激发剂混合粉磨，使其比表面积大于400m2/kg，0. 08mm方孔筛筛余在1 1. 5%之间。
2.根据权利要求1所述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，其特征在于在熟料的用量中， 15 20重量份的熟料用相同重量的矿渣替换。
3.根据权利要求1所述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，其特征在于所述激发剂由碳酸钠、硫酸钠和三乙醇胺组成，其按重量配比为碳酸钠8 12%、硫酸钠86 90%、三乙醇胺1.5 2. 5%。
4.根据权利要求3所述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，其特征在于激发剂按重量配比为碳酸钠10 %、硫酸钠88%、三乙醇胺2%。
5.根据权利要求1所述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，其特征在于步骤a中熟料和石膏的用量分别为熟料45 50重量份、石膏5. 5重量份。
6.根据权利要求1所述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，其特征在于步骤b中粉煤灰和激发剂的用量分别为粉煤灰45 50重量份、激发剂0. 5重量份。
7.高掺粉煤灰水泥生产工艺，包括生料制备、熟料煅烧和粉磨三个工序，其特征在于 粉磨工序采用权利要求1 6中任一项权利要求所述的高掺粉煤灰水泥粉磨工艺。
全文摘要
本发明公开了一种高掺粉煤灰水泥生产工艺及粉磨工艺，属于建筑材料生产领域。本发明是要解决水泥生产中粉煤灰掺量低的技术难题。高掺粉煤灰水泥粉磨工艺，包括以下步骤a、将40～55重量份熟料和5～6重量份石膏粉磨，使其比表面积大于350m2/kg，0.08mm方孔筛筛余小于2％；b、将步骤a中磨细的熟料和石膏与40～50重量份粉煤灰、0.4～0.6重量份激发剂混合粉磨，使其比表面积大于400m2/kg，0.08mm方孔筛筛余在1～1.5％之间。本发明方法提高了粉煤灰在水泥中的掺量，减少污染，降低能耗，提高水泥的质量、产量、降低水泥成本，实现资源的综合利用，本发明方法经济效益和社会效益十分显著，具有很好的推广前景。
文档编号C04B7/52GK102173619SQ201110052449
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者刘玉林, 李兆宏, 李培树, 莫光斌, 郑守全, 陈贤树 申请人:攀枝花九鼎建材有限责任公司