我國鹽湖中蘊藏著極其豐富的鹽類資源, 然而鹽湖鹵水嚴重侵蝕和破壞了湖區內水泥混凝土或鋼筋混凝土結構。用普通水泥澆筑的建筑物基礎, 在較短時間內就出現嚴重剝蝕、開裂和酥化現象, 對建筑物安全性構成巨大威脅。因此 , 鹽湖地區水泥混凝土的耐久性問題已成為亟待解決的科技難題。

粉煤灰是燃煤火力發電廠將煤粉燃燒熔融后排出的粉末狀固體廢物, 綜合治理和利用粉煤灰具有重大的經濟效益和環保意義。基于熟料-礦渣-粉煤灰復合膠凝體系的抗鹽鹵水泥, 是在熟料制備和水泥配制方面最大限度地利用粉煤灰生產一種適宜高鹽鹵環境的特種水泥。下面為抗鹽鹵水泥的制備工藝。

1.原材料

制備抗鹽鹵水泥所用石灰石、粘土、二水石膏、鐵粉、粉煤灰等原材料均由青海省新型建材工貿有限責任公司提供。試驗所用粉煤灰為青海省橋頭電廠的濕排粉煤灰 (Ⅲ級)和一部分經電收塵器收集的Ⅱ級粉煤灰。由 XRD分析可知(圖 1、圖 2), 粉煤灰的 XRD圖譜在 20～30°的區域內出現比較寬大的衍射特征峰, 表明有較多非晶態的玻璃體存在。與 Ⅱ級粉煤灰相比 , Ⅲ級粉煤灰中非晶態物質含量少 , 化學活性不及Ⅱ級粉煤灰。因此 , 本研究中利用粉煤灰鋁含量高的特點 , 采用活性低、含碳量高的 Ⅲ 級粉煤灰作原材料替代鋁礬土生產含硅酸三鈣(C3S)和無水硫鋁酸鈣相 (C4A3 )的熟料; 將活性較高的Ⅱ級粉煤灰細磨處理后用作混合材以改善抗鹽鹵水泥的性能, 綜合提高水泥中粉煤灰的利用率。

2.熟料燒制

根據抗鹽鹵水泥的性能要求, 采用正交設計優化理論確定抗鹽鹵水泥熟料的礦物組成。抗鹽鹵水泥生料配比和熟料礦物組成見表1。

王炳文,侯運炳,帥培,陳飛
 將石灰石、粘土、Ⅲ級粉煤灰、二水石膏、鐵粉等原材料按一定的配比關系, 外加適量分析純CaF2 , 置于全封閉統一試驗小磨中混磨, 生料細度控制在0.08mm方孔篩篩余不超過 4%～5%。將混磨好的生料加 8% ～10%的水拌勻 , 用鋼模人工壓制成Φ3cm × 018cm的波形圓餅 , 自然風干 , 在硅鉬棒電爐中煅燒 , 煅燒條件為 1360℃ ×60min,1200℃ 出料, 空氣中急冷, 制得熟料。

3.水泥制備

將烘干的粒化高爐礦渣、Ⅱ級粉煤灰按 1∶ 1的比例混合, 外摻適量的復合外加劑, 用統一試驗小磨粉磨至表面積 500～520m2/kg, 制得高細混合材。將抗鹽鹵水泥熟料加10%～14%二水石膏, 置于統一試驗小磨中粉磨, 細度控制在0.08mm方孔篩篩余約 3%～5% , 制得抗鹽鹵水泥熟料粉。按抗鹽鹵水泥熟料粉 ∶ 高細混合材 = 60∶ 40的比例混合, 繼續混磨均勻, 制得抗鹽鹵水泥。

采用“雙摻”技術生產基于熟料-礦渣-粉煤灰復合膠凝體系的抗鹽鹵水泥 , 即在水泥熟料制備時采用低品質的Ⅲ級粉煤灰 (占水泥生料總量的 12%～18% )作原料生產含 C4A3珔 S相的硅酸鹽水泥熟料, 在水泥配制時采用細磨的Ⅱ級粉煤灰 (占水泥總量的 20% )作高活性混合材, 生產大摻量混合材的復合水泥 , 既有助于解決工業廢渣排放和環境污染問題 , 尤其是低品質粉煤灰利用問題 , 又能改善和提高水泥性能 , 為粉煤灰的開發利用探索了一條新的途徑。

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