[发明专利]燃煤炉渣复合混合材及其制备方法和应用

说明书

燃煤炉渣复合混合材及其制备方法和应用，由以下物质组成：燃煤炉渣颗粒70‑90份，脱硫石膏2‑5份，粉煤灰5‑20份，高炉粒化矿渣3‑10份，活化助剂0.1‑0.5份。上述材料一起在球磨机粉磨至比表面积450m²/kg的微细粉，即制得燃煤炉渣复合混合材。本发明的燃煤炉渣混合材在球磨过程中易磨，颗粒不团聚，好分散，容易获取大比表面积，燃煤炉渣混合材活性高，有助于水泥强度的提高，增加水泥混合材掺量，取代更多水泥熟料。本发明综合利用了燃煤炉渣、脱硫石膏等固体废物，为水泥制造拓展了优质混合材，促进水泥生产的节能减排。

技术领域

本发明涉及用于水泥生产的混合材，特别是涉及一种燃煤炉渣复合混合材及其制备方法和应用。

背景技术

我国是水泥生产大国，水泥产量位居世界第一。水泥的生产过程中会消耗大量能源，同时排放CO₂。据统计，水泥生产排放的CO₂占我国工业碳排放总量的14％。我国承诺将在2030年达到碳排放峰值，在此背景下，促使水泥工业的节能减排意义重大。水泥生产过程中主要包括生料的粉磨、熟料的烧成和水泥熟料的粉磨三大过程。利用工业固废如粉煤灰、矿渣等来替代部分水泥熟料，从而降低水泥熟料用量是降低水泥能耗和CO₂排放的有效手段。水泥中混合材的掺量一般为5％～50％。可见水泥生产消耗大量的混合材料，然而随着水泥生产和消耗量巨大且持续增加，一些传统的优质混合材如粒化高炉矿渣、粉煤灰都逐渐减少。由于燃煤电厂及高炉冶金企业的分布因素，导致目前粉煤灰和矿渣在我国大城市及南方等地区供不应求，甚至紧缺。而磨细钢渣等其他工业废渣作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土材料中的应用性能有所欠缺。为满足水泥的生产需要，石灰石、炉渣等被用作混合材制备水泥。寻找量大面广、价格低廉、活性好的新混合材已成为满足水泥生产需要、促进水泥工业可持续发展过程中所必须解决的问题。

燃煤炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉或炉窑在燃烧煤炭过程中产生的固体废弃物，主要是由燃烧完全的灰烬与燃烧不完全的煤块组成的混合物。其化学成分主要为煤中未燃烧的矿物，其中Si、Al、Fe、Ca和Mg的氧化物约占了90％左右，其中SiO₂为40％-50％，Al₂O₃为30％-35％，Fe₂O₃为4％-20％，CaO为1％-5％，其它主要成分还有K₂O、SO₃、未燃烧的碳及多种微量元素。我国是煤炭大国，煤炭利用在我国能源消耗中占比超过60％。每燃烧1t煤就产出0.25t～0.3t的燃煤炉渣，化肥行业、电力行业等需要消耗大量煤炭，每年产生数量巨大的燃煤炉渣。炉渣已经成为燃煤电厂、化肥厂等燃煤企业的主要固体废弃物，也是我国工业固体废弃物中产量最大的废渣之一，如对燃烧炉渣不进行合理利用，不仅破坏环境，造成土壤污染还能造成水和大气污染，而且造成资源浪费。若能有效加以利用，减少燃煤炉渣堆积量不仅可以保护环境，还可以变废为宝、产生经济效益，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。我国现阶段对燃煤炉渣的利用主要是以燃煤炉渣为原料生产水泥、砖，用燃煤炉渣净化水质、处理污水以及利用燃煤炉渣净化烟气。鉴于然煤炉渣的大量排放以及水泥混凝土材料的巨大消耗量，用作建材如水泥混合材或混凝土掺合料是燃煤炉渣利用最有前景的路径之一。

燃煤炉渣是煤在高温熔融状态下经过水淬处理，运到生产或使用单位，经过烘干，由于炉膛的燃烧和造渣作用，再经机械加工产生的，一般颗粒大小在0-2mm不等。授权使用新型专利(201921515416.1)发明了一种燃煤炉渣粉碎装置，对粉碎后的燃煤炉渣颗粒进行筛分，去除燃煤炉渣中未粉碎的大体积颗粒，使燃煤炉渣颗粒大小均匀，便于利用。