一种工艺简单的改性脱硝粉煤灰的方法
【专利摘要】本发明公开了一种简单改性脱硝粉煤灰的方法，首先脱硝粉煤灰、消石灰、石膏按一定比例在100℃蒸养温度下，蒸养48小时，再脱水粉磨后加入到硅酸盐水泥中，不仅达到了去除脱硝副产物的目的，而且克服了粉煤灰早期水化慢，28天内对强度贡献小的缺陷。采用本发明改性的脱硝粉煤灰作为混合材，能大幅度提高水泥强度，改善水泥性能，降低水泥生产成本，从而使脱硝粉煤灰得到有效利用。
【专利说明】
-种工艺简单的改性脱硝粉煤灰的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种建筑材料的制备，具体来说是一种工艺简单的改性脱硝粉煤灰的 方法，是通过预水化改性脱硝粉煤灰。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰是燃煤电厂的废弃物，由电厂收尘所得。随着电力工业的迅速发展，粉煤灰 排放量的急剧增加，我国每年粉煤灰的排放量在亿吨W上，给国民经济建设和生态环境造 成了巨大的压力。同时粉煤灰又是一种宝贵的可再利用资源，粉煤灰作为混凝±的一种矿 物渗合料在生产中已得到广泛利用，多种研究表明，粉煤灰的微集料效应，形态效应、活性 效应和火山灰效应，能极大的改善混凝±的施工和易性、长期耐久性能，并能使混凝±获得 较高的后期强度。大量地消耗粉煤灰运种工业固体废弃物，也使生态环境得到了极大改善。
[0003] 随着环保越来越受到重视，国家对燃煤电厂S〇3、NOx排放量的控制要求越来越严 格，电厂为了减少N0,通常采用过量的尿素、液氨或氨水等作为还原剂喷入高溫炉膛的SCR 或SNCR法进行脱硝，一旦发生氨的逃逸，就会造成氨WN也HS04等常溫状态下较稳定的物质 残留在灰渣中，进而残留在电厂生产出来的粉煤灰中。在拌制混凝±时，混凝±成碱性，并 且水泥水化会产生一定热量，原本残留在粉煤灰的N也HS04就会与混凝±中助Γ发生反应，发 出刺鼻性的气味。在揽拌站大量揽拌混凝±时，运些被释放的气体不能全部排出，积存在混 凝±内部，可能导致混凝±的含气量增大，强度降低。
【发明内容】
[0004] 本发明为了克服W上问题提供一种工艺简单的改性脱硝粉煤灰的方法，通过预水 化处理的方法不仅可W去除脱硝副产物，而且也可W提高脱硝灰的反应速度，控制其形成 一定量的水化产物，运种经过预处理的粉煤灰在内部形成许多水化娃酸巧凝胶及晶体，有 利于提高其早期强度贡献。
[0005] 运种处理方法是通过向脱硝粉煤灰中加入消石灰，使其在蒸养状态下与脱硝副产 物N也HS04反应，释放出氨气，其反应机理其实是助Γ与H+、N也+的反应： 畑边5〇4+化（(^)2=(：曰5〇4+畑3，也0+也0 离子方程:N也服〇4=畑4++H++SO42- 畑4++Η++20Η-=ΝΗ3?+2Η2〇 或畑3.也 0+也 0 通过运种方式不仅使脱硝副产物的去除率达到95%，而且使抗压、抗折强度明显提高。
[0006] 运种改性方法也是基于水化娃酸巧脱水再水化的理论/'C/S比在一定范围内的凝 胶态水化娃酸巧，在一定溫度和时间内形成脱水介稳相，再水化时仍具有胶凝能力"。运样， 我们才可W将预先升溫水化后的粉煤灰，经过脱水磨细后再加入娃酸盐水泥中，使之能很 快水化，克服粉煤灰水化慢，在28天设计强度内对强度贡献小的问题。
[0007] 本发明是通过混料、蒸养、脱水、粉磨四步来实现:具体来讲首先是将脱硝粉煤灰 与消石灰、石膏按比例40: 5: 2均匀混合，在设定溫度为100°C的蒸养箱中蒸养48小时，制成 预先水化的粉煤灰，然后再在l〇〇°C条件下脱水4小时，粉磨20分钟过200目筛子，最后渗加 到娃酸盐水泥中，制成预先水化的粉煤灰水泥，实验中所用粉煤灰的数据见表1、表2,石灰 中化(0H)2含量80%，石膏为建筑石膏粉。
[0008] 表1粉煤灰的化学成分
本发明加入石膏的目的是可W使之渗杂到新生成的C-S-H凝胶的结构中去，阻碍凝胶 粒子的聚合，较小尺寸的C-S-H凝胶粒子比大粒子的扩散能力强，因此沉积到粉煤灰颗粒表 面的数量相对减少，水化产物的厚度减薄，扩散过程加速，从而促进化(0H)2与粉煤灰的水 热反应，生成更多的水化产物。
[0009] 和已有技术相比，本发明具备W下优点： 1. 在蒸养过程中，粉煤灰中的活性Al2〇3和Si化与化(0H)泼生水化和水热反应，能大大 提高脱硝粉煤灰的活性，根据《GB/T 1596-2005》测得脱硝粉煤灰的活性指数由73.8%提高 到 80.5〇/〇; 2. 通过蒸养步骤，脱硝副产物能够与碱反应，而WNH3的形式释放出来，减少了成型后 的气孔率，提高了其密实度，最终体现在胶砂强度的提高，与未改性的脱硝灰相比，其3d、 28d抗压强度分别提高6.1%和5.2%; 3. 便于烘干储存、生产工艺简单； 4. 由于粉煤灰活性提高，在生产水泥时，可明显提高水泥的早期强度和缩短其凝结时 间，改善水泥的性能。
【附图说明】
[0010] 图1为处理后的粉煤灰沈Μ图片，图2为处理前的粉煤灰图片。从图片中可清楚 的看到脱硝粉煤灰的侣娃玻璃体在碱性环境下受到侵蚀，在粉煤灰表面产生缺陷从而有利 于粉煤灰活性的发挥;而且脱硝粉煤灰与消石灰、石膏反应生成少量的水化产物，运些水化 产物在水泥水化过程中能起到晶核作用，可促进水泥水化。
【具体实施方式】
[0011] W下具体实施案例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此： 对比例 脱硝粉煤灰与水泥的重量百分比:脱硝粉煤灰占30%，425娃酸盐水泥占70%。按照我国 现行标准(GB/T 17671)中普通水泥胶砂试件的制备过程制备水泥胶砂试件。当达到设定养 护龄期后取出水泥试件，利用抗压试验机测试其3d、7d、28d抗压、抗折强度。
[0012]实施例1: 将脱硝粉煤灰与消石灰、石膏按比例40:5:2均匀混合，在设定溫度6(TC的蒸养箱中蒸 养48小时，制成预先水化的粉煤灰，然后再在100°C条件下脱水4小时，粉磨过200目筛子，得 到处理后后的脱硝灰。 Γ00131 亲Μ年节处·~*(^暴蓮旬）
实施例2: 将脱硝粉煤灰与消石灰、石膏按比例40:5:2均匀混合，在设定溫度8(TC的蒸养箱中蒸 养48小时，制成预先水化的粉煤灰，然后再在100°C条件下脱水4小时，粉磨过200目筛子，得 到处理后后的脱硝灰。
[0014] 表4生产方法二(参数）
实施例3: 将脱硝粉煤灰与消石灰、石膏按比例40:5:2均匀混合，在设定溫度100°C的蒸养箱中蒸 养48小时，制成预先水化的粉煤灰，然后再在100°C条件下脱水4小时，粉磨过200目筛子，得 到处理后后的脱硝灰。
[0015] 表5生产方法Ξ(参数）
实施例4: 为了检测改性后的脱硝粉煤灰对水泥胶砂强度的影响，测处理粉煤灰W30%替代普娃 水泥后的胶砂强度，实验参照《GBT17671-19100水泥胶砂强度检测方法（ISO法)》制备水泥 试件。当达到设定养护龄期后取出水泥试件，利用抗压试验机测试其3d、7d、28d抗压、抗折 强度。
[0016] 表6 3d、7d、28d抗压、抗折强度
实施例5: 粉煤灰中总N含量及残留锭盐所含NH4+和N出的总含量:使用紫外可见分光光度计UV- 5200PC-扫描型检测脱硝粉煤灰中氮元素含量。参考《水质氮锭的测定水杨酸分光光度 法》，改进了待测脱硝粉煤灰样品的预处理方法，乘取5g脱硝粉煤灰样品，加入到50ml无氨 水中，揽拌20分钟，用长颈漏过滤取滤液，测定脱硝粉煤灰所含NH4+的总含量。
[0017]表8脱硝粉煤灰总N及畑4+含量/%
【主权项】
1. 这种脱硝粉煤灰的改性方法其特征在于:脱硝粉煤灰经过配料、蒸养、脱水、粉磨四 步，才制得本专利改性后的脱硝粉煤灰。2. 根据权利要求1所述的方法，配料阶段其特征在于:脱硝粉煤灰：消石灰:石膏按40: 5:2比例进行混料配比。3. 根据权利要求1所述的方法，蒸养阶段其特征在于:蒸养温度设置为100°C，蒸养时间 48h〇4. 根据权利要求1所述的方法，脱水阶段其特征在于:脱水温度100°C，脱水时间4h。5. 根据权利要求1所述的方法，粉磨阶段其特征在于:在罐磨球磨机粉磨，95转/min，粉 磨20分钟。6. 特别权利要求:本发明专利权利3中设定的条件是改性脱硝粉煤灰的关键，在此蒸养 温度、蒸养时间下，NH4HSO4与Ca (OH) 2反应释放出NH3，使得脱硝副产物的脱出率，达到95%。
【文档编号】C04B18/08GK106082737SQ201610457875
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】王利新, 王 琦, 宋鹏, 陈延昌
【申请人】济南大学