超細(xì)粉煤灰及其制備
一.導(dǎo)言
¡將粉煤灰加工到比表面積≥700m2/kg，作為高性能摻合料具有優(yōu)異的性能。由于超細(xì)粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)、微集料填充效應(yīng)和火山灰活X，生產(chǎn)配制水泥時(shí)可大幅提高其在水泥中的摻加比例，在配制高性能混凝土或普通混凝土中摻入超細(xì)粉煤灰，可G善混凝土的工作性能，提高混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性及抗凍性等；還可用于配制超細(xì)水泥、注（灌）漿材料等。在普通一、二級(jí)商品灰的基礎(chǔ)上又顯著提升了粉煤灰的應(yīng)用價(jià)值。
二.粉煤灰的粉磨比較
1.共同粉磨
與熟料、石膏及其它混合材共同在磨機(jī)中粉磨。工藝簡單；但粉煤灰與熟料的易磨性差異大以及粉煤灰自身流動(dòng)性好等因素，會(huì)導(dǎo)致磨內(nèi)參數(shù)難以優(yōu)化，降低了粉磨效率，同時(shí)物料流速過快使得粉煤灰并不能夠被充分磨細(xì)，使得粉煤灰水泥的需水量較高。
2.單獨(dú)粉磨
1） 目前主要是將原灰或粗灰制備成一、二級(jí)灰。針對(duì)粉煤灰粉磨特性優(yōu)化粉磨工藝參數(shù)，克服共同粉磨的缺點(diǎn)；而粉煤灰細(xì)磨則有利于發(fā)揮其活X和填充效應(yīng), 粉煤灰中的未燃盡炭和多孔玻璃體可被充分磨細(xì), 有利于需水量的降低。配制水泥時(shí)能夠降低單位產(chǎn)品的綜合電耗。
2）普通磨細(xì)灰與直接分選灰
單獨(dú)粉磨工藝加工的一、二級(jí)灰，與直接分選的粉煤灰比較：
1）普通磨細(xì)灰的需水量比較大，且在相同水膠比的條件下，所配制的水泥膠砂流動(dòng)度較小。
2）在相同水泥膠砂流動(dòng)度的條件下，普通磨細(xì)灰配制水泥膠砂的3、7及 28天強(qiáng)度低于分選粉煤灰配制的水泥膠砂強(qiáng)度。
普通磨細(xì)灰在綜合性能上弱于直接分選灰，若將磨細(xì)灰的細(xì)度大幅提高會(huì)獲得較為滿意的效果。
3.超細(xì)粉磨
相關(guān)研究表明，將粉煤灰粉磨到比表面積≥ 700m2/kg,將明顯提升其應(yīng)用價(jià)值：超細(xì)粉煤灰的減水作用、對(duì)混凝土工作性的顯著改進(jìn)作用, 以及對(duì)砂漿或混凝土強(qiáng)度的增加程度, 是普通磨細(xì)灰和商品灰所不能達(dá)到的, 是一種具有高功能效應(yīng)的混凝土礦物摻和料或者水泥混合材。
1）顯著提高粉煤灰活X，使得在配制相同等級(jí)的水泥或者塑性混凝土?xí)r, 大幅提高粉煤灰的摻量。
2）在粉磨過程中雖然有部分大的球狀微珠遭到了破壞, 但又能夠釋放新的和更小的球狀微珠；盡管比表面積大幅增加會(huì)需要更多的濕潤水，但其密實(shí)填充效應(yīng)又大幅減少孔隙水。在摻有減水劑和低水灰比的體系下, 由于其良好的填充效應(yīng), 反而能夠大幅度提高工作性, 減水10左右。
3) 超細(xì)粉煤灰和減水劑雙摻使用時(shí), 能夠配制GAO強(qiáng)度砂漿和大流動(dòng)度高性能混凝土, 并具有流動(dòng)度損失小和干燥收縮小等特點(diǎn)。
三.超細(xì)粉煤灰制備
¡綜合比較目前應(yīng)用的粉磨設(shè)備可以發(fā)現(xiàn)，基于料層間擠壓原理的粉磨設(shè)備如輥壓機(jī)、立磨、水平輥磨（HORO磨）等對(duì)于粉煤灰的粉磨特性不是很適應(yīng)，而國內(nèi)的高能球磨如振動(dòng)磨、行星磨等雖然N量利用率高，但目前尚不能適應(yīng)建材產(chǎn)品的大規(guī)模制備以及高運(yùn)轉(zhuǎn)率的要求。
制備工藝采用改進(jìn)型管磨機(jī)的閉路粉磨系統(tǒng)。
1.基本流程
¡現(xiàn)場圖
2.系統(tǒng)設(shè)備
1）超細(xì)管磨機(jī)
新建生產(chǎn)線專用磨機(jī)采用特殊設(shè)計(jì)的長徑比及內(nèi)部可控流裝置結(jié)構(gòu)，適應(yīng)粉煤灰的超細(xì)粉磨特性；原有粉磨線的技改可根據(jù)現(xiàn)有磨機(jī)的規(guī)格做優(yōu)化配置以及相應(yīng)改造。
2）JSII空氣噴射型超細(xì)選粉機(jī)
JSII空氣噴射型超細(xì)選粉機(jī)采用空氣噴射氣流懸浮分散物料、預(yù)分級(jí)物料以及平面渦流分級(jí)技術(shù)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)的專門設(shè)計(jì)使物料得到分級(jí)，可穩(wěn)定分選比表面積在≥700 m2/kg的產(chǎn)品。
3）針對(duì)超細(xì)粉煤灰特性改進(jìn)設(shè)計(jì)的收塵器、輸送等設(shè)備。
其它：根據(jù)粉煤灰工藝性能需要在粉磨時(shí)還可加入添加劑。
3.相關(guān)制備工藝
¡1）預(yù)選粉磨：適用原料為一、二級(jí)灰
2）粉磨分選工藝
¡適用原料為原灰、粗灰
3）串聯(lián)粉磨工藝
¡適用于長徑比小的舊磨機(jī)系統(tǒng)改造
4.相關(guān)技術(shù)指標(biāo)
1）視原料不同，單位實(shí)際電耗35-60kwh/t；
2）超細(xì)粉煤灰比表面積≥ 700m2/kg ；
3）超細(xì)粉煤灰顆粒細(xì)度： 32um 篩余≤10；45um篩余一般為零。
四. 部分性能研究
1.水泥試驗(yàn)
試驗(yàn)方法：按照GBT 18736-2002《GAO強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》進(jìn)行，按相同流動(dòng)度條件下的水膠比進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，比較各個(gè)齡期的活X。其中超細(xì)粉煤灰由NMG東孚水泥公司生產(chǎn)（比表面積750m2/kg）；磨細(xì)礦粉：采用NMG當(dāng)?shù)啬ゼ?xì)礦渣粉（比表面積415m2/kg）；水泥為該公司32.5#、42.5#水泥。
水泥試驗(yàn)
1）出廠325#水泥試驗(yàn)數(shù)據(jù)
水泥試驗(yàn)
¡2）出廠425#水泥試驗(yàn)數(shù)據(jù)
2.混凝土試驗(yàn)（數(shù)據(jù)表略）
3.試驗(yàn)結(jié)果
¡分別在現(xiàn)有出廠325#和425#水泥中摻入5、10、20超細(xì)粉煤灰，試驗(yàn)結(jié)果表明，按合適比例摻入并不降低水泥的各項(xiàng)性能。
¡水膠比0.45時(shí)，在相同外加劑用量、相同用水量的條件下，摻入20的超細(xì)粉煤灰，與純水泥混凝土相比，混凝土的流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度基本沒有變化；其中超細(xì)粉煤灰30的摻量效果與摻量30的S95級(jí)礦粉相當(dāng)。
五.結(jié)語
¡在粉煤灰水泥粉磨中，單獨(dú)粉磨粉煤灰比共同粉磨有優(yōu)勢(shì)；相比普通細(xì)磨，將粉煤灰超細(xì)粉磨又會(huì)帶來顯著的性能提升。超細(xì)粉煤灰是一種高功能性的水泥混合材和混凝土摻合料，通過粉磨將電廠原灰或粗灰加工成超細(xì)粉煤灰無疑是提升粉煤灰附加值的工業(yè)化途徑之一。
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