超细粉煤灰在水泥中的应用前景

　　国家发改委最新发布了《粉煤灰综合利用管理办法》，自2013年3月1日起施行，文中第十六条"鼓励对粉煤灰进行高附加值和大掺量利用"的内容明确为：发展高铝粉煤灰提取氧化铝及相关产品；发展技术成熟的大掺量粉煤灰新型墙体材料；利用粉煤灰作为水泥混合材并在生料中替代粘土进行配料；利用粉煤灰作商品混凝土掺合料等。普通粉煤灰在水泥中的应用已很普遍，是大宗消化粉煤灰的有效途径之一。如何进一步提高粉煤灰的应用性能从而增加在水泥中的用量一直是研究的方向，而超细粉煤灰作为高功能性的水泥混合材则更具良好的应用前景。
　　1超细粉煤灰的应用
　　超细粉煤灰比表面积通常≥700m2/kg，32um筛余一般≤8%，而目前依据国标一级粉煤灰的细度是45um筛余≤12%，显然超细粉煤灰的总体细度要比现有一级粉煤灰高很多。目前在水泥行业，除作为原料配料外，一般将电厂分选后的粗灰作为混合材与熟料、石膏等共同粉磨，或者将粗灰单独粉磨成一、二级灰再外掺入水泥中，而将粗灰加工成超细灰的很少。
　　1.1超细粉煤灰的特性
　　相关研究表明，根据具体粉煤灰的物性，将粉煤灰的原灰或粗灰粉磨到比表面≥700m2/kg，将明显提升其应用价值：
　　1.1.1显著提高粉煤灰活性。在采用单独超细粉磨粉煤灰再配制水泥的工艺时，与共同粉磨的工艺相比，制备相同等级的水泥，可以大幅提高粉煤灰的掺量。超细粉煤灰对水泥早期强度的贡献，主要是形态效应和微细粉密实填充效应的物理作用，以及部分超细颗粒的水化作用；而其总体粒径小，易水化，与水泥水化时析出的Ca（HO）2起二次水化反应，也提高了水泥石后期强度。
　　1.1.2不提高甚至减少水泥的需水量。超细粉煤灰粒径比水泥粒径小的多，其密实填充效应将水泥空隙中的水置换出来，抵消了比表面积高而增加的湿润水部分。若在掺有高效减水剂和低水灰比的体系下，能够提高水泥的工作性，减水10%左右，相当于普通减水剂的效能。
　　1.1.3超细粉煤灰和高效减水剂双掺使用时，可配制高强度砂浆和高性能混凝土（高强、高耐久、抗硫酸盐腐蚀、泵送等）。
　　1.2超细粉煤灰配制水泥的应用试验
　　在内蒙古某水泥厂对超细粉煤灰进行了性能试验。粉煤灰取自附近电厂，经超细粉磨后指标如下：
　　从以上配制结果可以看出，超细粉煤灰的性能是普通一、二级粉煤灰所不能比拟的。通过上述试验验证，该厂决定将原有的一条水泥粉磨线技改为超细粉煤灰生产线。
　　2超细粉煤灰制备
　　由于粉煤灰容重小、流动性好，目前应用的料层间挤压设备如辊压机、立磨等对于粉煤灰的粉磨特性尚不是很适应，而高能球磨如振动磨、行星磨等虽然能量利用率高，但目前尚不能适应建材产品的大规模制备要求。据了解国内超细粉煤灰的生产线很少，仅有的几条生产线大都采用超细管磨机和JS超细选粉机组成的闭流粉磨工艺，个别生产线是利用原有磨机所做的技改。系统主机简介：
　　2.1超细管磨机
　　虽然粉煤灰初始易磨性较好，但到了超细粉磨阶段还是难以磨细。因此超细管磨机需采用特殊设计的长径比及内部可控流装置结构，以适应粉煤灰的超细粉磨特性。
　　2.2JS超细选粉机
　　在超细粉磨工艺中分级设备是确保产品质量的关键。JS超细选粉机采用悬浮分散、预分级以及平面涡流分级技术，加上内部结构参数的特殊设计可稳定分选比表面积在≥700m2/kg以上的超细粉煤灰。
　　3超细粉煤灰应用前景
　　相比共同粉磨和普通细磨，将粉煤灰超细粉磨会带来显著的性能提升。根据各地粉煤灰易磨性差异，制备超细粉煤灰的综合电耗估计在45-55kwh/t。虽然各地粉煤灰原料价格不同，但超细粉煤灰的加工成本一般是水泥加工成本的50%左右，在确保水泥性能的前提下，在出厂水泥中再掺10-20%超细粉煤灰，可降低水泥成本5-10%，若配制大掺量粉煤灰水泥，成本降低更多，并能享受国家相应的资源综合利用优惠政策，经济效益非常显著，同时从环保角度也具有现实意义，因此其应用前景是比较广阔的。
　　作者简介：高虹（1972-），女，乌兰察布市新技术应用研究所，研究方向：新技术推广。

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