粉煤灰增活技术在水泥生产中的应用研究

摘要:粉煤灰中掺入一定量的增活剂，经低温下煅烧，制得的增活粉煤灰达国标规定的一级品要求，28d抗压强度比达92%。水泥中掺入35%的增活粉煤灰，可以生产出42.5R粉煤灰硅酸盐水泥，经济效益和社会效益较好。

关键词:粉煤灰；活性激发；水泥混合材

以粉煤灰作为混合材料生产水泥，是我国粉煤灰综合利用的一个重要途径。但由于国内的多数热力电厂排放的粉煤灰质量不稳定，烧失量较高，活性较低，因而限制了粉煤灰作为活性混合材料的掺入量，甚至有些粉煤灰的技术指标没有达到活性混合材料的要求，给水泥产品的质量带来不利影响。笔者根据粉煤灰的基本特性，开展了粉煤灰增活技术的研究，并将该研究成果应用于洛阳市铁门水泥工业有限责任公司水泥生产，取得了较显著的效果。

1 粉煤灰增活技术

1.1复合增活剂

笔者自行研制的复合增活剂是由1号增活剂与2号增活剂组成，2种增活剂均为无机非金属材料，可就地取材，价格低廉。根据粉煤灰水泥水化机理，1号增活剂主要作用是加快破坏粉煤灰玻璃体的表面以加速化学吸附和侵蚀的过程。2号增活剂的作用是在粉煤灰颗粒的表面加速产生早强型水化铝酸盐及水化硅酸盐矿物。根据粉煤灰的化学成分，这2种增活剂按一定比例配合，其目的是加快粉煤灰的水化速度，以尽快发挥强度。

1.2增活工艺路线

为了提高增活效果，研究采用了低温活化煅烧的增活工艺，其工艺流程见图1。

图1 粉煤灰增活工艺流程

[Page] 1.3最佳配比、最佳活化煅烧温度的选择

根据洛阳新安电厂粉煤灰的化学成分，在公司化验室进行了最佳配比与最佳活化煅烧温度选择的试验。试验采取了3组不同的配比及每组配比以不同的活化煅烧温度的方案，试验结果见表1。

表1 最佳配比、最佳活化煅烧温度选择试验 

从表1试验结果看，加入增活剂经过低温活化煅烧后的粉煤灰，其28d抗压强度都有了不同程度的提高，其中2-2、2-3两试样明显高于其它各试样，因此最佳配比选择为1号增活剂10%、2号增活剂5%、粉煤灰85%，活化煅烧温度选择为700～750℃。

1.4增活粉煤灰的生产制备及质量分析

根据该公司现有工艺设备情况，采用Φ1.5m×12m回转烘干机作为低温煅烧设备，在电磁振动配料机与烘干机之间增设1台Φ1.0m的成球盘。粉煤灰增活前后化学成分见表2，技术指标对比见表3。

表2 新安电厂粉煤灰活化前后化学成分 %

从表3可以看出，增活后的粉煤灰与原粉煤灰比较，水分由1.07%降至0.42%，降低了61%；烧失量由8.54%降至1.32%，降低了85%；28d抗压强度比由66%提高到92%，提高了39%。原粉煤灰达不到活性混合材料的质量标准，增活后粉煤灰达到了一级品质量标准，增活效果显著。

表3 粉煤灰增活前后的技术指标对比

2 增活粉煤灰作水泥混合材

2.1生产用水泥熟料及石膏

熟料用该公司Φ2.5m/2.8m×45m五级旋风预热器窑生产的硅酸盐水泥熟料，其物理性能见表4。石膏采用该公司生产用山西运城石膏，SO3含量为39.3%。

表4 硅酸盐水泥熟料物理性能

2.2粉煤灰硅酸盐水泥的生产及质量分析

以增活后的粉煤灰做活性混合材料，在该公司Φ3.0m×9.0m水泥磨机上开展了粉煤灰硅酸盐水泥的生产工作。水泥熟料、石膏、增活粉煤灰的配比为61∶4∶35，细度控制3%～5%，所生产的粉煤灰硅酸盐水泥各项质量指标化验数据见表5。

表5 (增活)粉煤灰硅酸盐水泥质量化验结果

表5结果表明，以增活后的粉煤灰做活性混合材料，掺入量35%，所生产的粉煤灰硅酸盐水泥各项质量指标达到了国家标准规定的42.5R强度等级，具有强度高，掺入量较大的特点。

3 水泥质检数据对比与经济效益分析

该公司原以义马矿务局煤矸石作活性混合材料，生产普通硅酸盐水泥，煤矸石掺入量为12%～14%。现将该公司生产的普通硅酸盐水泥与以增活粉煤灰做活性混合材料生产的粉煤灰硅酸盐水泥在河南省水泥质检站检测的结果见表6。由表6可见，以增活粉煤灰作混合材料，掺入量35%，生产的粉煤灰硅酸盐水泥强度等级达到了42.5R，安定性能良好，凝结时间正常。与掺13%的普通硅酸盐水泥相比，其3d、28d抗折强度基本持平；抗压强度有明显提高，3d值提高19.5%，28d值提高8%。

表6 质量检测数据结果对比

该公司年生产规模为20万t普通硅酸盐水泥，原采用煤矸石做活性混合材，掺入量13%，煤矸石运到厂为21元/t；采用粉煤灰增活技术后，增活粉煤灰生产成本为18元/t，掺入量35%，可生产粉煤灰硅酸盐水泥，吨水泥生产成本由原174元降到148元，并可在不增加熟料生产能力情况下，年水泥产量可增加4万多t。可使企业每年新增销售额760万元，年新增税后利润360万元。

4结论

1)将粉煤灰增活技术应用于水泥生产中，其工艺与技术是可行的。所制备的增活粉煤灰具有烧失量低、28d抗压强度比高的特点。

2)以增活粉煤灰做活性混合材料，生产的粉煤灰硅酸盐水泥各项质量指标达到了国家标准要求，具有强度高、掺入量较大的特点。

3)粉煤灰增活技术应用于水泥生产，可使水泥生产企业增加产品品种，提高水泥质量，更有效地利用粉煤灰资源，改善生态环境，提高企业的经济效益与社会效益。