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杏花村二号(活化废渣复合粉及其在水泥、混凝土及免烧砖中的应用)

主要内容

  独特的创新科技成果,科学复合,活化处理废矿、废渣、废石、尾砂、废液,同水泥熟料共同磨成活性的水泥粉体,既活化了水泥熟料,又间接活化了在磨尾处、选粉机前,直接掺加的(不过磨机),确保15%-35%,争取55%的干排粉煤灰。所生产的水泥产品,强度和质量、性能指标,都将超过原先水平,高质量的满足ISO国际新标准32.5级水泥。

    杏花村二号(活化废渣复合粉及其在水泥、混凝土及免烧砖中的应用) :主要解决用什么样的废料、废液活化粉煤灰;废料、废液要经过什么样的科学处理,才能达到最高的活化效果;粉煤灰经过活化,在磨尾掺入的最大量到底是多大,能否大到在水泥产品中所占份额,能够与熟料平分秋色?
   如果是这样,那不更是一件开粉煤灰综合利用史之先河的事吗?

二、杏花村二号专利的基本特征
技术方法:化学平衡配料法。 技术产品:活化废料复合粉。
开发材料:各种废渣、废液。 应用产品:水泥及其加工品。


  1、调动水泥水化反应的所有矿物的活性功能。
   要努力创造充分的水化介质环境,使参与水泥水化的矿物,在水泥水化的三个阶段(溶解期、胶化期 、脱水结晶期)的最后一个阶段:脱水结晶期(硬化期)之前,挖掘其尽可能多的潜在活性,促使其更多的由胶质状态转化为稳定的结晶状态,最终形成坚硬的水泥石。
   如果不是这样努力,即便是烧成再好的60 Mpa以上的熟料,配制再好的活性混合材料,只能是一般性的按传统习惯,来表现其功能效应。但是,还有相当多的残留的熟料矿物颗粒,没有来得及水化,水泥浆体就已经硬化成石了。这种部分熟料资源的浪费,对搞水泥的人来说是多么可惜啊!
   当然,这些颗粒今后依赖自身内部结晶水,还能进一步发生渐微水化作用,但再也不可能有脱水结晶期前那么良好水化环境,来充分展示其熟料水泥矿物颗粒的,粒粒都有可能水化成具有胶凝强度的水泥石的机会了,只能屈从填充料的价值,而这样的情况,我们的水泥厂长们难道不觉得痛心吗?
  2、要千方百计地抓住入磨前的水泥矿物的活化。
   因为所有参与粉磨的矿物,都含有丰富的具有高聚合度的硅氧和铝氧玻璃体,结晶体,要在入磨前促进其裂解,断裂,甚至促使其四面体网络得到解体。只有这样,水泥矿物中的硅、铝、铁、钙,才能增大溶出量,才能深化各层面,各颗粒间的反应率,尽可能多的生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝性矿物。
   而这些活化结果,是靠各矿物内部化学化合作用功能和力量解决的。如果不是这样努力,老式传统、老式习惯、老式方法、老式标准,总是寄希望于后面的,靠消耗磨机电力,物理性地细化、裂化,是不经济的;靠用户根据其需要,用加大掺水量的办法,提高其水化力度,那显然也是消极的,必将造成花了巨大代价,而所生产出的水泥矿物的资源浪费。
  3、要关注水泥生产过程的整体化学平衡。
   熟料烧成过程中的化学平衡,没有水泥厂不重视的。但是,水泥生产中存在着一个较大的误区,那就是在混合材这一块,忽略了化学平衡。
   现在推广我们的专利技术,就要特别强化水泥化学平衡意识。因为,现代水泥生产,激烈的市埸竟争,这些压力促使我们要积极创造有利外在条件,设法使水泥内部水化反应的转化率,能最大限度地达到热力学所能得到的水泥石转化率,以获得最佳的生产效果。
怎样根据(温度、压力、浓度)的改变,引导水泥矿物的积极水化,提高转化率呢?
  4、关键要解决好水泥的水化温度和碱性浓度的问题。
   由于熟料用量已经下降到30--50%,水化物中析出的氢氧化钙相对减少,浓度不足。因此,要大力加强氧化钙的补充。简而言之--水泥要补钙。
   水泥补钙的作用有四个方面:一是提高水化热温度。二是作水化物的表面活性剂。三是强化碱性激发浓度。四是活性硅、铝溶出度高。
   现在的石灰价较高,不要紧,我们在安徽省怀宁县就推荐,大量用煤矸石烧石灰,石灰渣排放量大,而且,难以分离的氧化钙约占20%左右,该渣送到水泥厂每吨仅20元左右。这不仅是扩大了水泥材料资源,也推动了煤矿围岩废石和煤矸石废矿的二次资源的利用。安徽省枞阳海螺公司就用得相当好,应在全国广泛推广。
   水泥不仅要补钙,而且,同补钙一样的道理,根据物检结果需要,要和当地资源实际情况相结合,象湖北地区,江西地区,上海地区,全国许多钢厂矿渣多的地方,直到现在仍然是"熟料+矿渣=水泥"的老式生产方法。这些地方特别要补铝、补铁,实现水泥化学再平衡。否则,将会继续造成熟料资源和矿渣资源的严重浪费,不仅影响经济效益,也同时影响性能指标全面提高。
  5、要提高对废渣、废矿、尾砂和废液的开发认识。
   当前,我国已经向国外学习,通过垃圾焚烧生产生态水泥,许多大、中城市将相继大力组织实施,这无疑为资源的循环利用和环境保护开创新路。但是,这仅仅是一个局部方面军。
为什么呢?因为:
    A、从我国现在、将来每年都要生产7--15亿吨的水泥大国来看;
    B、从我国现在每年仅400多个尾矿库就要增加5亿吨尾矿递增速度来看;
    C、从我国既定石灰石资源现状和每年还要继续消耗10亿多吨石灰石资源情况看;
    D、还有煤、电、发展速度,和二氧化碳排放所给环境增加的负荷程度来看。
   无论现在和将来,水泥、建筑、建材和免烧砖等行业,其根本出路在于加大对废渣、废矿、废石、尾砂和废液的开发力度。垃圾焚烧水泥只占小头,不是大头,是局部,不是全部。因此,在我国广大地区,要以只争朝夕高度热情,大力推广对粉煤灰、废渣、废矿、废石、尾矿和废液的综合利用,义不容辞的担负起绿色水泥工业、建筑、建材工业的生态革命的职责。
   凭我的研究体验,我认为:就现有技术水平,在三、五年内分两步走:第一步抓1/3,第二步抓2/3的水泥生产能力转化成环境保护产业系统工程,是具备了条件的。国家应出台相关政策予以保证和鼓励。既然环保是国策,那这件事,就是关系到国计民生的大事,我们应该按温总理的讲话要求努力去做,把国策大事真正负责任地抓起来。
  6、废渣、废矿、废石、尾砂和废液是水泥生产中的主体矿物材料资源。
   它不仅充分满足水泥矿物中的硅、铝、铁、钙需要,作烧成熟料的主要原料,而且,只要通过一定的科学处理,精心配料,并根据用户对水泥性能的不同需要,配制生产不同品种的各种性能水泥。石灰石资源 将下降到1/3的水平。水泥工业这种独特的设备、工艺,是天然的环保国策最有效实施的设备保证、工艺保证、技术保证。难道说,还有更比这种低投资、低能耗、如此亲和环境保护更可靠的设计理念和实施条件吗?
  7、三分天下有其一。
   不管是水泥生产,还是混凝土,水泥预制构件和免烧砖的生产,废渣、废矿、废石、尾砂、废液,都既是现在和今后水泥生产中的主要原材料,又是改善和提高水泥性能、强化质量指标的调节剂、外加剂、减水剂、增强剂、缓凝剂等等;它既可视为超级"复合"的硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等矿物材料,又可被看做具有丰富含量的各种有色金属盐等等。
如果通过活化处理,同水排粉煤灰混合过磨,是目前尚未大量开发的水排粉煤灰实现高附加值产品的根本出路。
   如果是单磨后复合,所得活化过的废料粉,加之干排粉煤灰和熟料粉,按ISO新标准生产32.5级水泥,三分天下有其一,各种性能指标和实物质量指标,都将超过现在生产出的水泥产品。
   如果作外加剂使用,减水率可达10-20%;强度增长率可达10-30%;
   如果作缓凝剂使用,可部分或全部代替石膏,是没有石膏资源地区一条新途径。
  8、水泥晶种效应。
   废渣、废矿、废石、尾砂在水泥水化体糸中,还具有"水泥晶种"效应。其晶体连生、搭接、吸附的特征加速水泥水化,由胶质状态转化为稳定的结晶状态,凝结硬化快,早强增进快。


杏花村二号(活化废渣复合粉及其在水泥、混凝土及免烧砖中的应用)

十年研究成果的实践证明

  第一,粉煤灰是潜在的胶凝产品,而不仅仅是活性材料,把它当材料用,那就浪费了。
  第二,粉煤灰极干燥的、原汁原味的、高细度、高活性特征,不适宜再过磨机生产水泥了。
  第三,粉煤灰再经磨机加工,裂解,具有损害性部分水化,所得水泥产品中部分粉煤灰已经属二次水化。
  第四,粉煤灰再加工所耗费用,与粉煤灰用后下降成本所得之间,为无功之为。
  第五,粉煤灰掺量大小,关键取决两大因素,一是外加材料的激活力度,二是匹配矿物的化学平衡。
  第六,粉煤灰的独特珍贵的粉体特征,必须要专项设备、储备、输送、应用,不适宜"直接活化"。
  第七,粉煤灰"间接活化"的材料要科学处理、"磨头"掺用,而粉煤灰应放在"磨尾"掺用。
  第八,粉煤灰"活化激发矿物"作用,可提高磨尾用灰量15-55%,满足国际标准32.5级水泥要求。
  第九,粉煤灰"活化激发矿物材料"一般地级市,可满足就地加工处理,成本与全国矿渣平均价格相当。
  第十, 粉煤灰"活化激发性矿物"基本取自于废矿、废石、废渣、尾矿尾砂、废液,科学处理加工而成。
  第十一,粉煤灰在发电厂不再需要分选,分级了,自身颗粒级配群体,对水泥生产中的颗粒级配是有调节、提高、促进的积极作用的。
  第十二,粉煤灰的最新应用专利技术,拉动全国废料废液不再要消及、被动处理,而是当作宝贵资源积极利用。
  第十三,粉煤灰的最新应用专利技术,拉动现行化学外加剂生产方式,更加重视技术创新,成本约下降一半。
  第十四,粉煤灰的最新应用专利技术,挽救全国被关小水泥厂重新获得新生,而真正被关的仅是其中的"烧"字。
  第十五,粉煤灰的最新应用专利技术,新建发电厂不再要设计占地千亩的储灰坝,而转向投资储、运设施建设。
  第十六,粉煤灰的最新应用专利技术证明:现行三峡大坝和道路工程单项用灰,高掺量,不顾"化学平衡"不可取。
  第十七,粉煤灰中的水排灰不再是免烧砖的主体材料,而是近似水泥产品价值的珍贵资源。
  第十八,粉煤灰最新专利成果应用成功,将启示国内外的科技、环保等国家部门,要舍得花钱,大力扶持环保科技的研发能力,和粉煤灰直接应用技术的发明创造为第一项根本任务。
  第十九,粉煤灰最新专利成果应用成功,全国三亿吨燃煤烟道粉煤灰将直接或间接 转化为水泥产品。
  第二十,粉煤灰最新专利应用成功,将拉动全国每年20亿吨混凝土、5000亿块免烧砖绿色生态化,直接间接节煤数亿吨。

粉煤灰特殊的潜能特征

 第一,潜在胶凝产品特征
   粉煤灰其超细粉体特征,在生产水泥、混凝土、免烧承重砖时,杏花村人的实验结果证明并指导着这样的新认识:粉煤灰,不是做充填料用,或单纯作活性混合材用,杏花村人发现,粉煤灰的真正价值,是在于作潜在胶凝剂材料发挥功能作用的。
   说白了,只要用科学活化方法激发和有机配料,粉煤灰所产生结果,那就相当于部分水泥代用品。也可以称之为被激活的硅铝盐新型"胶凝材料"。
   但是,在现有技术水平条件下,还是需要气硬性或水硬性胶凝材料的启动。而现在能够做到的就是,把启动粉煤灰胶凝特征的石灰也好、水泥也好、化学外加剂也好,把它们的份量降下来,把它的成本降下来,这样做的结果就能把能源、电耗、有用资源降下来,把粉煤灰的用量提上去。
   因为大家都知道:水泥是好,但水泥是靠消耗煤碳、电力、设备、和有重要价值的石灰石及其他资源换得而来的,生产一吨水泥,大约200公斤煤,80--90度电,1.6吨石灰石,80公斤铁粉,才能烧成一吨水泥熟料,在污染方面,每生产一吨水泥要排放一吨二氧化碳进入大气层。
   粉煤灰就不一样了。它是经高温融熔玻璃体粉体材料,是从烟道系统通过电收尘得到的极细灰。如果粉煤灰代用量大,前面所列能、电消耗都不需要了,也不存在排放污染大气层的有害气体了,而且,生产出的如水泥等建材产品,其全面质量性能还要提高许多。
  第二,潜在的改善水泥、混凝土、免烧砖性能特性的特征。
   那么,粉煤灰代用水泥量究尽有多大呢?答:35份--55份左右!
   以下限35份测算:近三年内,全国水泥产量约从七亿吨增加到九亿吨,粉煤灰直接应用占其总量的三亿五千万吨,加上间接拉动各种废渣、废矿尾砂约二亿吨,这就是五亿五千万吨了,就是说:九亿吨水泥,能通过科学技术手段解决五亿五千万吨水泥,不再用煤碳和电力去制造了,还要烧多少呢?一算就清楚了,只要烧四亿五千万吨了。
   那么,如果是用旋窖烧的熟料,只要三亿五千万吨--四亿吨就能满足,消耗煤炭和电力只需原来的一小部分了,节约一大半煤、电资源,就能满足全中国九亿吨水泥的需求。
   现在通常的做法,代用量很小,大约在5--10个百分点。社会上,有许多虚伪的宣传,那是不切实际的。即便是真的,那也是花费一定代价的,经济上不一定合算。比如说,在化学激发剂的作用下,代用量也是可以提高一些的。但这都不是根本解决办法。一是化学外加剂,如日本引进方法,萘系列,和我国常用的盐、碱、三乙醇胺等产品,价位都得在数千元一吨。大家知道,水泥才卖多少钱一吨呢?二是用量少,0.5--2%,多了有副作用,少了没有力度,无论多了,还是少了,那这个后果都是不堪设想的事情。
   污水在于积极利用,不再花钱去消极处理了。中国的国情同外国不一样,治不起的。中国搞污水的人,不懂得建材其他知识,排污水的不愿学其他知识。生态有其特殊要求,要努力学多科知识。规律是平衡的,有排就有用。哪能再走一搞环保,就一定要花钱去消极被动处理,每年国家要花几千亿,这是个极大的环保误区呢啊!都不得是人民的血汗钱啊! 国家要把积极的好事当作大事宣传。造就一个良好的利用风气,配之政策保证。




2004/11/24 14:44:33

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