CFB高钙脱硫灰渣作硫铝酸盐水泥原料及掺合料试验研究

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近年来,随着国内CFB(Circulating Fluidized Bed)燃煤锅炉数量和容量的增加,脱硫灰渣的产量大规模增长,其资源化、高值化和高性能化利用已是当前大宗固废发展的趋势。在当前节能减排的大背景下,水泥行业由于其高能耗、高CO2排放的特性受到社会和政策的重点关注。水泥种类中,硫铝酸盐水泥在减少碳排放方面比硅酸盐水泥更具有优势,且因其具有早期强度发展快、耐腐蚀性能优异等特点,已成为我国产量最大的非硅酸盐类特种水泥。本文依托国家重点研发计划课题,针对贵州威赫660MW国家示范项目产生的CFB高钙脱硫灰渣开展其在硫铝酸盐水泥方面的应用探究。一方面,试验分别以CFB高钙脱硫灰和脱硫渣为原材料烧制硫铝酸盐水泥熟料,主要研究煅烧温度和配料参数对熟料抗压强度、f-CaO(free-calcium oxide)含量和矿物组成的影响,并对熟料水化放热特性给予表征。另一方面,试验将CFB脱硫灰渣作为掺合料以不同比例直接掺入硫铝酸盐水泥中,探究掺合料种类、掺加量对水泥抗压强度、凝结时间和膨胀率的影响。本文主要工作和结论如下:(1)试验研究了煅烧温度和碱度系数对熟料强度、f-CaO含量的影响。在熟料烧成区间1250℃-1350℃内,熟料抗压强度随煅烧温度升高而增大,随养护龄期延长而增大,熟料中f-CaO含量随温度升高而降低,随碱度系数Cm值增大而增大。使用脱硫灰制备熟料的最佳碱度系数Cm=1,使用脱硫渣制备熟料的最佳碱度系数Cm=0.98。相同条件下,渣体系熟料中f-CaO含量高于灰体系,抗压强度小于灰体系;(2)试验研究了熟料的矿物组成和影响因素,并对熟料水化过程进行表征。试验制备的熟料含有的主要矿物和设计值相近。熟料烧成温度区间内,温度升高对主要矿物的形成具有促进作用。相较于无水硫铝酸钙,熟料在水化时过程更复杂,水化时间更长;(3)试验将脱硫灰渣作为掺合料,以5%-25%不同比例直接掺入硫铝酸盐水泥中,得到结论:5%-25%掺量范围内,复掺体系抗压强度与脱硫灰渣掺入量关系为负相关,膨胀率与灰渣掺量正相关。脱硫灰渣掺入量≥10%时,脱硫灰渣具有缓凝作用,凝结时间满足标准。灰渣掺入量≤10%时,脱硫灰渣具有限制膨胀率的作用,膨胀率小于原水泥。
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