專利名稱：一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于水泥生產領域，具體涉及一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑。
背景技術：
水泥，粉狀水硬性無機膠凝材料。加水攪拌后成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅固耐久，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。目前，國內生產水泥的工藝主要包括生料制備、熟料煅燒和粉磨(水泥制成)三個工序。其中，在粉磨生產工序中主要包括的物料有熟料(熟料中的主要礦物有硅酸三鈣 C3S硅酸二鈣C2S鋁酸三鈣C3A鐵鋁酸四鈣C4AF)、石膏、礦渣(礦渣是冶煉生鐵時的副產品， 主要組成有硅酸鈣、硅酸鎂、鋁硅酸鈣、鋁硅酸鎂等)、粉煤灰、激發劑等，其中，粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，我國燃煤電廠粉煤灰的主要氧化物組成為=SiO2JL2O3JeCK Fe203> CaO、Ti02、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO 等。目前國內主要使用的激發劑有堿激發劑和硫酸鹽激發劑。堿激發劑粉煤灰的化學成分呈弱酸性，在堿性環境中其活性最容易被激發，激發劑激發了粉煤灰 水泥體系中粉煤灰的早期活性；激發劑破壞了粉煤灰玻璃體中部分硅氧結構和鋁氧結構，使之解聚成活性較高的小分于結構，同時，隨著激發劑中網絡變性體(堿金屬離子Na和K等)或者網絡中間體的引入，也使得活性低的粉煤灰玻璃體出現斷裂解聚，所得的高活性分子消耗大量的水泥水化產物Ca(OH)2，生成具有早強性質的水化產物， 這里主要是水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和鈣礬石等。堿激發劑能激發了粉煤灰 水泥體系中粉煤灰的早期活性，但是其效果不夠理想，只能小幅度提高粉煤灰的摻量，通用水泥國家標準中對堿含量按Na2CHO. 658K20計算值表示有要求，堿激發劑的加入可能引起堿超標，并影響混凝土的性能。硫酸鹽激發劑硫酸鹽不能單獨激發低鈣灰的活性，必須用石灰補鈣才能充分激發粉煤灰的活性。要使粉煤灰活性激發生成類似于硅酸鹽水泥的水化產物，CaO或Ca(OH)2 是激發粉煤灰活性的必要條件。硫酸鹽對粉煤灰活性的激發機理主要是S042—在Ca2+作用下，與夾雜在粉煤灰顆粒表面的凝膠及溶解于液相中的Alt)2—反應生成水化硫鋁酸鈣。粉煤灰顆粒表面由于有已形成纖維狀或網絡狀包裹層，其緊密度要小于水化硅酸鈣層，有利于 Ca2+擴散到粉煤灰顆粒內部，與內部活性SiO2,Al2O3反應，使得粉煤灰的活性激發得以繼續發揮。但是其效果也不夠理想，只能小幅度提高粉煤灰的摻量，如果大量加入該激發劑，可能引起水泥中另一指標SO3超過國家標準，而引發鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕。粉煤灰的化學活性是指其火山灰性質，它來源于煤粉在高溫燃燒后收縮成球狀液珠后迅速冷卻而形成的玻璃體中可溶性的SiO2, Al2O3，活性SiO2, Al2O3與石灰和水混合后能生成水化硅酸鈣(C-S-H)和水化鋁酸鈣(C-A-H)。粉煤灰中的玻璃體越多，火山灰化學反應性能越強。由于粉煤灰中的玻璃體是保持高溫液態結構排列方式的介穩結構，在常溫常壓下其結構仍然很穩定，表現出較高的化學穩定性，因此在自然環境下一般要經過1個月或更長時間的激發，化學活性才能較顯著地表現出來。如今，采用粉煤灰作為水泥的混合材，其用量呈現快速增長的態勢，已成為僅次于礦渣的第二大水泥生產用混合材料。粉煤灰本身具有良好的火山灰性和潛在水硬性能，與水泥混合后，水化生成水化硅酸鈣凝膠，起到增強的作用；另一方面由于粉煤灰中會有大量微珠，具有較小比表面積，因此在混凝土用水量不變的情況下，可以有效地改善混凝土及砂漿的和易性。粉煤灰作為電廠的固體排放物，其處理難度比較大、處理費用高，同時粉煤灰堆放對環境有危害，主要是占地及隨風飛揚、污染大氣和周圍環境。高摻粉煤灰可以解決粉煤灰高費排放和環境污染問題，并將廢棄物轉化為再生資源。目前我國的粉煤灰水泥或復合水泥中粉煤灰的摻量較低，一般為20-30 %，其潛在的化學活性未得到充分發揮，當其摻量加大時，水泥的強度特別是早期強度達不到標準的要求。因此，在水泥生產行業中迫切需要提供一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑， 解決在水泥生產中不能高摻粉煤灰的技術難題，減少污染，降低能耗，提高水泥的質量、產量、降低水泥成本等。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中的不足，提供一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑。本發明解決所述技術問題所采用的技術方案為一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑，其由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8 12%，硫酸鈉86 90%，三乙醇胺1. 5 2. 5%。其中，上述激發劑中，碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺的優選重量配比為碳酸鈉10%， 硫酸鈉88%，三乙醇胺2%。本發明激發劑的制備方法將碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按上述重量配比混合均勻即制得產品。本發明激發劑的有益效果為本發明激發劑可以激發粉煤灰活性，提高粉煤灰摻量，節約成本(可少用熟料，噸水泥減少能源消耗5. 5-11公斤標煤，水泥生產成本降低 10-20元/噸)，解決了在水泥生產中不能高摻粉煤灰的技術難題，降低了能耗，提高水泥的質量和產量。由于粉煤灰是一種廢棄物，多用粉煤灰可減少污染物排放，保護環境，變廢為寶，實現資源的綜合利用。這項技術的實施，實現了 “資源-產品-再生資源”和“低開采、 高利用、低排放”的循環經濟主體框架，經濟效益和社會效益十分顯著，具有很好的推廣前
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具體實施例方式一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑，其由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8 12%，硫酸鈉86 90%，三乙醇胺1. 5 2. 5%。其中，上述激發劑中，碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺的優選重量配比為碳酸鈉10%， 硫酸鈉88%，三乙醇胺2%。本發明激發劑的制備方法將碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按上述重量配比混合均勻即制得產品。由于粉煤灰自身的活性偏低，在水泥中摻入太多會降低水泥的性能，因此要實現粉煤灰的高摻量，需要提高粉煤灰的活性，為了增強粉煤灰在水泥中的活性，本發明提供了一種堿類、硫酸鹽類的復合化學激發劑同時摻入了三乙醇胺，發明人發現三乙醇胺可以提高水泥比表面積，增強水泥活性。該復合激發劑一方面通過物理或化學吸附作用于粉磨物料顆粒表面，減少顆粒間的磨擦力和粘附力，使顆粒間的滑動變得容易，增加物料的流動性，從而改善磨內的粉磨工況，最終改善粉磨效果；有效的防止或減少團聚現象，平衡顆粒表面靜電，降低表面張力和表面能，使顆粒間的靜電凝聚力得以屏蔽，清除包球糊磨現象； 有效消除導致微裂紋再愈合和細顆粒聚集作用的各種作用力，使裂紋趨向擴展，防止細顆粒團聚，特別是細磨階段，起到良好的分散作用。另一方面，粉煤灰的化學成分呈弱酸性，在堿性環境中其活性最容易被激發，本發明激發劑能激發粉煤灰 水泥體系中粉煤灰的早期活性；激發劑破壞了粉煤灰玻璃體中部分硅氧結構和鋁氧結構，使之解聚成活性較高的小分子結構，同時，隨著激發劑中網絡變性體或者網絡中間體的引入，也使得活性低的粉煤灰玻璃體出現斷裂解聚，所得的高活性分子消耗大量的水泥水化產物Ca(OH)2，生成具有早強性質的水化產物水化硅酸鈣 (6Ca0 *2Si02 ·3Η20)、水化鋁酸鈣(3Ca0 ·Al2O3 ·6Η20)和鈣fL石(C3A WCaSO4 · 30 32H20)寸。硫酸鹽不能單獨激發低鈣灰的活性，必須用石灰補鈣才能充分激發粉煤灰的活性。要使粉煤灰活性激發生成類似于硅酸鹽水泥的水化產物，CaO或Ca(OH)2是激發粉煤灰活性的必要條件，可以把粉煤灰 石灰 硫酸鹽系統看成激發粉煤灰活性最為基本的系統。硫酸鹽對粉煤灰活性的激發機理主要是SO/—在Ca2+作用下，與夾雜在粉煤灰顆粒表面的凝膠及溶解于液相中的A102_反應生成水化硫鋁酸鈣。粉煤灰顆粒表面由于有已形成纖維狀或網絡狀包裹層，其緊密度要小于水化硅酸鈣層，有利于Ca2+擴散到粉煤灰顆粒內部， 與內部活性Si02，Al2O3反應，使得粉煤灰的活性激發得以繼續發揮。水泥中加入該激發劑后一方面通過化學物質與水泥中的鋁、硅、鈣等發生化學反應，產生具有增強功能的中間物質 水化硫鋁酸鈣，同時造成水泥中氧化物(Si02、Al203)晶格缺陷，增加粉煤灰活性從而提高水泥強度，改善水泥性能；另一方面通過醇胺類材料作用于粉磨物料顆粒表面，減少顆粒間的磨擦力和粘附力，使顆粒間的滑動變得容易，增加物料的流動性，從而改善磨內的粉磨工況，最終改善粉磨效果，提高混合材摻量。在提高水泥混合材摻量上，本發明的激發劑有顯著優勢。下面結合實施例對本發明作進一步的描述，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。實施例一用本發明激發劑生產高摻粉煤灰水泥及水泥性能激發劑按重量配比將碳酸鈉10%、硫酸鈉88%、三乙醇胺2%混合均勻備用。熟料來源于攀枝花瑞豐水泥有限公司，是按普通水泥生產方法經生料制備和熟料煅燒工序制得，熟料達到國家標準GB/T 21372-2008 ；粉煤灰來源于攀煤矸石發電有限公司，達到國家標準GB/T1596 ；石膏來源于攀枝花平地石膏廠，達到國家標準GB/T 5483。按表1中所示重量將熟料、石膏、粉煤灰、激發劑混合粉磨，使其比表面積大于 300m2/kg,0. 08mm方孔篩篩余小于3%，混合均勻后制得水泥成品。按國家標準GB/T 17671進行檢測，水泥的產品性能詳見表2。表1實施例一原料用量
權利要求
1.一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑，其特征在于由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8 12%，硫酸鈉86 90%，三乙醇胺1. 5 2. 5%。
2.根據權利要求1所述的增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑，其特征在于碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺的重量配比為碳酸鈉10%，硫酸鈉88%，三乙醇胺2%。
全文摘要
本發明公開了一種增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑，屬于水泥生產領域。本發明是要解決水泥生產中粉煤灰摻量低的技術難題。增強粉煤灰在水泥中活性的激發劑，其由碳酸鈉、硫酸鈉和三乙醇胺按以下重量配比組成碳酸鈉8～12％，硫酸鈉86～90％，三乙醇胺1.5～2.5％。本發明激發劑提高了粉煤灰在水泥中的摻量，減少污染，降低能耗，提高水泥的質量、產量、降低水泥成本，實現資源的綜合利用，本發明方法經濟效益和社會效益十分顯著，具有很好的推廣前景。
文檔編號C04B24/12GK102173633SQ20111005244
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者劉玉林, 李兆宏, 李培樹, 莫光斌, 鄭守全, 陳賢樹 申請人:攀枝花九鼎建材有限責任公司