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如何实现实现低钙低质粉煤灰高价值利用?

发布时间:2019-09-11 09:33:41

粉煤灰要实现其高附加值的高效综合利用,必须解决以下难点和难题:一是粉煤灰的化学组成成分复杂;二是粉煤灰的颗粒分布极不均匀;三是粉煤灰的品质差,等级低。如何实现实现低钙低质粉煤灰高价值利用?本文进行详细分析。

煤灰主要来源于燃煤电厂,是磨细煤粉在锅炉内高温燃烧所产生的烟尘由集成装置捕集到的细灰,属燃煤电厂生产过程中的伴生产物,是我国当前排量较大的三大工业废渣之一。

湖北大学天沭新能源材料工业研究设计院利用高校产学研资助项目“低钙、低质粉煤灰再生矿产粉状资源高附加值高效综合利用新工艺”,及自主知识产权的“低钙、低质粉煤灰循环递减分级改性共性激发技术及装备”,实现了改善低钙、低质粉煤灰资源化特性,突破对低钙、低质粉煤灰在混凝土中掺量和质量限制的技术瓶颈,使其成为一种广泛应用于建工、建材、水利的绿色生态高活性辅助胶凝材料。

湖北大学天沭新能源材料工业研究设计院经过研究和试验,发现粉煤灰要实现其高附加值的高效综合利用,必须解决以下难点和难题:一是粉煤灰的化学组成成分复杂;二是粉煤灰的颗粒分布极不均匀;三是粉煤灰的品质差,等级低。

为此,湖北大学天沭新能源材料工业研究设计院利用高校产学研资助项目“低钙、低质粉煤灰再生矿产粉状资源高附加值高效综合利用新工艺”,其关键点及创新点如下:

一、针对粉煤灰中硅氧键结构特征,微珠含量不高、大部分是海绵状玻璃体以及颗粒分布极不均匀等特点,采用高效在线烘干-高效粉煤灰研磨-高效分级式选粉-高效分级改性等一体化系统集成工艺和核心装备,对粉煤灰以及未燃尽炭粒进行烘干、磨细、循环、分级、改性的活化处理,破坏原有粉煤灰的形貌结构,使其成为粒度均匀的破碎多面体。粉煤灰玻璃微珠被破坏,增加了硅铝的溶出和活性硅铝基团的数量,断裂了部分硅氧键、铝氧键,达到活性矿物与非活性矿物相分离,从而提高其表面活性,改善其性能的差异性。

二、针对低钙、低质粉煤灰具有粉体颗粒表面的不饱和性、粉体颗粒表面的非均质性特质,以及具有惰性大、活性低的特点,利用超细粉煤灰磨机及其他机械力作用对粉煤灰表面进行激活,使粉体物料发生晶格畸变,晶格尺寸变小,表面形成无定形或表面非晶态物质等;通过化学能激发,即引入一定量的激发组分改变其矿粒表面的化学吸附和反应活性,来增加其表面活性点或活性基团,形成颗粒表面缺陷,使OH-能有效降低活性粉煤灰中高键合的聚集态进行解聚,破坏其他化合键,与石灰生成具有水硬性的水化硅酸钙和与水化铝酸胶凝产物。

三、针对低钙、低质粉煤灰粉体的颗粒形貌多样、颗粒组成复杂、粒度分布不均匀等特性,研制开发了应用于粉煤灰超亚细微粒分离的高效粒径分级装备。高效粒径分级装备可高效选取颗粒粒径小于5μm的亚超细粉煤灰。亚超细粉煤灰具有高水化活性效应,显著的物理减水效应,优质的填充效应等特性。

在上述基础上,通过利用水泥水化过程中的化学效应及热学效应作用等形成“叠加效应”,达到对物料颗粒特性与表面能、机械能及化学能优化匹配循环递减分级改性共性激发;加快了粉煤灰活性组分的水化硬化,激发了粉煤灰潜在活性,发挥了粉煤灰形态效应、活性效应和微集料效应,实现了对低钙、低质粉煤灰的改性,获得了一种高能位、高比表、高活性的辅助胶凝材料。

其产品可广泛用于生产硅酸三钙水泥、硫铝酸钙水泥、低密度油井水泥、早强型水泥和粉煤灰混凝土、烧结砖、粉煤灰陶粒、造纸等材料领域;应用于污水处理、废气治理、噪声防治等环保领域;从粉煤灰中提取白炭黑和氧化铝以及稼、锗、铀、钛等稀有金属等。特别是亚超细粉煤灰不仅可取代硅灰制备超高强水泥和混凝土、与氟石膏制备高性能道路修补材料,而且广泛应用于塑料、人造革、橡胶等高分子材料中进行填充改性,使低钙、低质粉煤灰得到高附加值的高效综合利用。

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