减水剂废渣在水泥生产中的应用技术

减水剂废渣在水泥生产中的应用技术发布时间：2010-01-19文章作者：来源：中国减水剂网摘要：本文主要介绍了利用减水剂废渣代替部分脱硫石膏和助磨剂生产水泥减少环境污染的技术措施，以及利用这种水泥配制预拌混凝土的可行性，有重要的资源综合利用价值。关键词：减水剂废渣；脱硫石膏；增强机理；净浆流动度1前言随着萘系高浓高效减水剂产量的提高，含硫酸盐和萘系减水成分的污染性废渣排放量越来越大。对于生产规模较小的外加剂厂家，这些废渣还能暂时贮存于废渣场。但是对于连续生产萘系高浓高效减水剂的企业而言，他们排放的废渣占用了大量的农田，严重污染堆场周围环境。为了消除减水剂废渣对环境的污染，尝试用减水剂废渣代替部分石膏和助磨剂，生产出可用于预拌混凝土生产的水泥，我们进行了本项目的研究。2原材料2.1水泥熟料为使研究结果具有普遍适用性，在选取原材料时分别选用从杭州、宁波两地的两个水泥厂取来样品。水泥熟料的矿物组成、化学成份及率值祥见表1.2.2矿渣为了确保水泥质量的稳定，降低水泥水化热，满足预拌混凝土生产的要求，试验中选用了性能比较稳定的两种水渣，其技术指标见表2.2.3炉渣由于水渣属于供应量比较紧缺的资源，为充分利用当地资源，提高水泥活性，我们在试验中选用了当地某热电厂排出的炉渣。将炉渣和水淬矿渣按等比例混合后制成混合材使用。2.4脱硫石膏为了推动环保事业的进步，充分利用电厂废料，本研究选用某热电厂排放的脱硫石膏作为水泥的调凝剂。其化学成份见表32.5减水剂废渣为了大量利用减水剂废渣，确保实验结果的普遍适用性，我们随机选取了减水剂废山上的样品进行试验。其混合样化学成份见表43水泥性能试验3.1水泥小磨试验首先准备好原材料：水泥熟料（简称A）、矿渣（简称B）、炉渣（简称C）、脱硫石膏（简称D）、减水剂废渣（简称E）；根据多年的研究经验，我们确定了初步的配料比，经准确称量后加入球磨机，粉碎20min后，用0.08mm方孔筛筛分，将筛下的样品盛放到水泥样品铁桶中进行性能测试，试验结果见表5.3.2试验结果分析由表5数据可知，采用减水剂废渣部分代替脱硫石膏和助磨剂配制的水泥样品有如下特点：（1）使用减水剂废渣后，水泥配料中混合材掺量范围为25%-55%,水泥的比表面积增大，说明减水剂废渣具有一定的助磨作用，初凝时间推迟大约15min,终凝时间推迟大约40min,水泥安定性全部合格。（2）采用同一熟料配制的水泥，使用减水剂废渣后脱硫石膏用量减少，随着混合材掺量的增加水泥的3d和28d强度有逐渐降低的趋势。（3）使用减水剂废渣时，当混合材掺量达55%时仍然能够生产出合格的32.5级复合硅酸盐水泥。（4）由熟料1到2同配料比的试验可知，对不同厂家的熟料，使用减水剂废渣后混合材掺量变化规律与水泥的强度的变化规律一致，说明减水剂废渣对两种熟料均具有较强的适应性。3.3工业性生产试验根据小磨试验结果，我们选用熟料1在粉磨站同配料比进行工业性生产试验，在水泥稳定生产2小时后，采用连续取样，每小时取样一次，抽取了四组样品进行检测，与对比样品的检测结果比较，数据见表6.3.4大批量工业生产试验结果分析根据表6试验数据可知，采用大批量工业化大磨生产时，由于物料流动性大，原材料混合分散得更均匀，因此减水剂废渣的助磨和增强效果比小磨试验更理想。水泥比表面积与对比样相近，初凝时间推迟20min以上，终初凝时间推迟40min左右，安定性得到改善，3d、28d强度均高于对比样。因此减水剂废渣部分代替石膏和助磨剂应用于大批量水泥的工业化生产，具有一定的助磨作用，能激发混合材的活性，可以生产出质量稳定的水泥。3.5减水剂废渣增强机理根据多年研究分析和总结，用减水剂废渣部分取代石膏和助磨剂生产水泥，其增强机理主要有以下几个方面：（1）助磨超细增强机理用减水剂废渣取代部分石膏和助磨剂之后，混合材主要为水渣和炉渣，炉渣易磨性比矿渣好，减水剂废渣具有很强的分散作用。在水泥生产过程中，熟料、矿渣、炉渣、脱硫石膏经混合进入球磨机后，由于这些原料颗粒都存在结构缺陷和微裂纹，减水剂废渣的加入就如同楔子一样进入缺陷和微裂纹部位，在原料内部形成强大的膨胀应力，当磨机运转时，研磨体撞击和挤压这些水泥原料颗粒，由于内外应力的共同作用，使水泥更加容易磨细，从而提高水泥的比表面积，改善了水泥颗粒级配，最终使水泥水化时化学反应的面积变大，提高了水泥强度。（2）晶种成长增强机理减水剂废渣主要由硫酸钙和萘系高效减水剂残存部分组成，分子晶体结构中存在各种类似于钙矾石的晶种，在水泥水化反应过程中，由于固相反应生成的水泥石固溶胶结构与晶种相似，它们互相溶解、分散吸收了大量中间产物及自由水，减少了水泥石溶胶颗粒的离散性及自由水蒸发引起的空隙、孔洞及结构缺陷，使整个水泥石内部更加密实、均匀、连续，提高了水泥石的强度。（3）交互增强机理采用熟料、矿渣、炉渣、脱硫石膏、减水剂废渣混合生产水泥，其中任意两种材料之间，在加水水化后都能相互激发，相互反应，形成大量的柱状AFT,层片状Ca(OH）2晶体以及网状、纤维状的水化CSH凝胶。这些产物彼此填充，互相缠绕，将水泥石牢固地粘结成一个整体，组成一座含有大量凝胶孔的密实大厦，同时各种组分晶格在逐步水化时还能沿不同方向增长，有效的补偿了不够密实的部位，减少了单一组分水化不能弥补的缺陷，起到了互相结合，有效的利用各自优势的补强作用，产生结构叠加效应，使水泥强度大大提高。（4）减水增强机理减水剂废渣含有一定量的萘系高效减水剂，在水泥胶砂成型的过程中，由于减水成分的减水和分散作用，使相同用水量条件下制得的水泥试件更加密实，因此强度提高。4水泥净浆流动性试验为了检测使用减水剂废渣生产的水泥用于预拌混凝土生产的可行性，我们按照标准方法进行了水泥净浆流动度试验，测量这种水泥在水胶比为0.29时的初始流动度、半小时流动度，观察外加剂废渣引入的气泡量，以确定这种水泥是否需要掺加混凝土外加剂。具体试验测数据如表7所示。根据表7试验数据可知，利用减水剂废渣代替石膏与助磨剂生产的水泥，由于减水组分在粉磨过程中充分分散，水泥净浆流动度大，而且半小时后净浆流动度测量值大于初始值，说明采用这种水泥可以配制和易性好、坍落度损失小的预拌混凝土。经现场观察水泥净浆内没有较大的气泡，是配制预拌混凝土的理想材料。使用这种水泥只需加入少量的缓凝剂就很容易配制出优质的泵送混凝土。由于不需要混凝土减水剂，配制的混凝土每方可以节约成本15元以上。因此水泥粉磨站大批量使用减水剂废渣代替石膏与助磨剂生产水泥，可以在预拌混凝土行业广泛推广，市场前景广阔。5结论（1）利用减水剂废渣生产水泥，有效地利用了减水剂废渣，可以减少环境污染、节约土地资源。（2）减水剂废渣部分代替脱硫石膏和助磨剂，在水泥配料中可以多掺10%一15%的混合材，有效的降低了水泥生产成本。（3）使用减水剂废渣生产的水泥净浆流动度大，特别适合预拌混凝土企业配制泵送混凝土，有利于其降低混凝土生产成本，市场前景广阔。（4）减水剂废渣用于水泥生产，操作简单，无须增加新设备，便于生产控制和管理。