高碳粉煤灰在水泥制造中的应用.doc

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1、高碳粉煤灰在水泥制造屮的应用提要大规模应用高碳粉煤灰作为一种原料在伊利诺斯水泥厂成功实现。这些粉煤灰來a于位于伊利诺斯州的Coffen电厂。大约200吨粉煤灰按3.5%的比例加入到水泥厂生料屮，并成功使用了3天。高碳粉煤灰在水泥厂应用产生了很多基于原料、产品和环境的好处。包括燃料消耗的降低、水泥熟料产量提高和NOx排放降低。在水泥质量方面的一个显著改善在于水泥的抗压强度明显提高。在试生产期间生产的水泥表现出的物理性能远远超过标准要求。这次成功的试验显示出高碳粉煤灰巨大的市场。对于燃煤电厂和水泥工业双方来说，高碳粉煤灰将带来物质的、操作上的和环境保护方

2、面的好处，关键词：粉煤灰，高碳粉煤灰，水泥制造，原料，水泥原料成分，燃料供应，水泥试验，熟料评价背景伊利诺斯州毎年产生超过300力吨粉煤灰;仅有小于三分之二的粉煤灰丿应用于商品化的生产屮，剩余部分被填埋。环境保护政策的持续实施将使燃煤电厂降低NOx的扌非放，而降低NOx排放意味着将大幅增加粉煤灰中未燃尽的碳含量。高碳粉煤灰不能用于大多数混凝十，因为碳将降低混凝十的耐久性和混凝十-性能。这些试验的目的是证明高碳粉煤灰能否应用于水泥生产，而水泥正是混凝土屮的一种重要纽•分。特征的水泥生产过程，硅、铝和铁组分是水泥原料屮必要的成分。既然粉煤灰屮富含这些成分

3、，能方便地用于水泥生料屮，而且粉煤灰屮未燃尽的碳可作为水泥生产屮的燃料。木文讲的是伊利诺斯州的一家水泥厂和粉煤灰产生者进行的大规模的试验。它们分别是伊利诺斯水泥丿和Ameren的Coffeen电厂。在丁•业规模的生产试验屮，应用了该火电厂的大量的高碳粉煤灰。这些粉煤灰作为一种原料被配入到生料屮，变为水泥熟料并磨成波特兰水泥。该熟料和水泥经过试验、评价并与平时正常生产的熟料和水泥进行了比较。同时说明了应用粉煤灰时的水泥生产过程以及应用高碳粉煤灰产生产好处。物料特点在试验前，分析了粉煤灰的化学成分及与水泥生料的相容性。化学成分见表1。近13%的烧失量说明

4、其屮含有大量未燃尽的碳。表1Coffeen粉煤灰化学成分分析（％）成分SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2OK2OTiO2P2O5Mn2O3Loss含量47.8717.088.594.681.210.212.022.771」30.230.0412.97同时还用差示扫描量热仪（DSC）分析了粉煤灰中的可燃物含量及有机挥发组分（可导致仃关排放的问题）。差热分析结果见图1。在大于4501处的大的放热峰表明了该粉煤灰中含冇碳，低于450°C没有放热峰说明粉煤灰中没有挥发组分。低于450°C处还出现了一个吸热谷。粉煤灰在此处的热量消耗特性可降低

5、在水泥生产中的初级预热器温度，从而可清洁管路和平稳料流。生料在试验前，分析了未加粉煤灰的熟料及加了粉煤灰（按巫量比加入3%）的化学成分（见下表2）。其日的是确定用高碳粉煤灰后的生产率、燃料用量、操作的连续性以及可能达到的产品质量。同时还评估了应用高碳粉煤灰后对环境的影响。表2未加及加入了高碳粉煤灰的熟料化学成分（％）氧化物熟料熟料+3%粉煤灰SiO219.5022.37A12O35.406.64Fe2O32・322.84CaO66.6761.90MgO3・253・06SO30・940・91NaO20.300.44K2O1・041.30TiO20・28

6、0・37Mn2O30・210・20Loss0・000・00生产试验生产试验在伊利诺斯水泥厂的有多级旋风预热器的干法水泥生产线上进行（见图2）o近200吨Coffeen电厂的高碳粉煤灰按3.5%的比例用气力泵入并与生料混合。木次试验进行了近3天。图2伊利诺斯水泥厂（熟料生产能力1700t/d）熟料性能对试验前和试验屮的熟料分析了氧化物含量和矿物纟R成（见表3a,表3b）0岩相分析照片见图3。表3a试验前和试验期间的熟料化学成分（％）氧化物试验前试验期间SiO221.0421.06A12O35・895・90Fe2O32.462.55CaO63.7963.

7、32MgO2.422.92SO31・951・79NaO20・450・46K2O1・191・19TiO20.330.33Mn2O30.220・22Loss0・220・18表3b试验前和试验期间的熟料矿物组成（％）计算矿物组成矿物名称试验前试验期间C3S5149C2S2223C3A1111C4AF78图3试验前（未加粉煤灰的）熟料（图a）和试验期间（加入粉煤灰）熟料（图b）的显微照片从照片图3“屮可看出，试验前的阿利特晶体校大并相互溶解（晶体象沿边缘粘在一起），口边缘被侵蚀，其水化反应较慢。贝利特晶体尺寸屮等，边缘不齐，说明冷却较慢；一些开始分解，而这些

8、不利于水泥强度发展。铝相和铁相晶体结晶粗糙，说明冷却较慢。孔隙率相当低。从照片图3b屮可看出，阿利特晶体更大