粉煤灰及其综合利用.docx

粉煤灰及其综合利用一、粉煤灰的特性1、粉煤灰的外观特性粉煤灰外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑色之间变化粉煤灰的颜色是 一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异在一定程度上也可以反 映粉煤灰的细度，颜色越深粉煤灰粒度越细，含碳量越高粉煤灰就有低钙粉 煤灰和高钙粉煤灰之分通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色灰粉 煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的 粒径范围为0・5~300“m并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%—80%,有很 强的吸水性2、粉煤灰的化学特性燃料煤由有机物及无机物组成，有机物燃烧后生成碳、氢、氧，无机物燃 烧后即生成粉煤灰的化学成分与煤种、产地、燃烧炉型等有关我国低钙灰的 成分比较接近，其化学组成由表1 可见，粉煤灰的主要成分为氧化硅、氧化铝 及氧化铁，其总量约占粉煤灰的 85%左右低钙煤中氧化钙含量较低，基本无自 硬性但是，目前我国高钙灰的排放量有明显增长的趋势，而高钙灰含有一定 的自硬性矿物，有利于增进粉煤灰的强度贡献另外，近年来随着锅炉容量的 不断提高，炉内煤粉燃烧趋于完全，代表影响材料长期稳定性的烧失量也逐渐 降低，因此可以说，经过高温燃烧后的粉煤灰是相当纯净的建材原料。

相关人 员通过对发电厂的粉煤灰进行的化学成分分析（表 1）表明，粉煤灰中硅的含量 最高，其次是铝，以复杂的复盐形式存在，酸溶性较差铁含量相对较低，以 氧化物形式存在，酸溶性好此外还有未燃尽的炭粒 、CaO 和少量的 MgO、Na2O、 K2O、SO3 等表 1 粉煤灰的化学组成成分SiO2AI2 O3 Fe2 O3CaOMgOSO3Na2Ok2o烧失量含量50. 627. 2 7. 02. 81.20. 30. 51.3 & 23、粉煤灰的物理特性煤粉在锅炉中燃烧时，其无机物经历了分解、烧结、熔融及冷却等过程， 冷却后的粉煤灰颗粒主要由硅铝玻璃体和少量碳粒组成，玻璃体又以单珠、连 珠体和海绵状不规则多孔体组成粉煤灰的品质主要取决于这些粒径、形貌不 一的各种颗粒成分的组合比例其中，粉煤灰的活化能力主要靠硅铝玻璃体， 而在常温下硅铝玻璃体以多聚物组成为主，活化能力较低因此，常温下粉煤 灰是一种性质稳定的材料粉煤灰的密度、堆积容量和细度见表 2表 2 粉煤灰的密度、堆积容量和细度密度g/cm3堆积容量kg/cm3细度％>80 mm45〜80 mm <45 mm2. 178022. 923. 9 49. 24、存在形态粉煤灰是以颗粒形态存在的，且这些颗粒的矿物组成、粒径大小、形态各 不相同。

人们通常将其形状分为珠状颗粒和渣状颗粒两大类根据北京科技大 学宋存义等用扫描式电子显微镜的观察表明，粉煤灰由多种粒子构成，其中珠 状颗粒包括空心玻珠（漂珠）、厚壁及实心微珠（沉珠）、铁珠（磁珠）、炭粒、不 规则玻璃体和多孔玻璃体等五大品种其中不规则玻璃体是粉煤灰中较多的颗 粒之一，大多是由似球和非球形的各种浑圆度不同的粘连体颗粒组成有的粘 连体断开后，其外观和性质与各种玻璃球形体相同，其化学成分则略有不同 多孔玻璃体形似蜂窝，具有较大的表面积，易黏附其他碎屑，密度较小，熔点 比其他微珠偏低，其颜色由乳白至灰色不等在扫描式电子显微镜下可以比较 容易地观察到不规则玻璃体的存在渣状颗粒包括海绵状玻璃渣粒、炭粒、钝 角颗粒、碎屑和粘聚颗粒等五大品种正是由于这些颗粒各自组成上的变化， 组合上的比例不同，才直接影响到粉煤灰质量的优劣粉煤灰的形成1、第一阶段粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的挥发分，首先自矿物质与固体碳连 接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔型炭粒此时的煤灰，颗粒状态基本 保持原煤粉的不规则碎屑状，但因多孔型性，使其表面积更大2、第二阶段伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将 脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其 形态3大、体上第仍维三持与阶多孔段炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。

随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低， 圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃转变为一密度较高、粒径较小 的密实球体，颗粒比表面积下降为最小不同粒度和密度的灰粒具有显著的化 学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性最后形成的粉煤灰（其中80%〜90%为飞灰,10%〜20%为炉底灰）是外观相似, 颗粒教细而不均匀的复杂多变的多相物质飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部 分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣这些东西有足够的重量， 燃烧带跑到炉子的底部三、粉煤灰的主要来源及目前现状1、粉煤灰的主要来源粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉,其中 90%以上为湿排灰,活性较干灰低,且费水费电,污染环境,也不利于综合利用 为了更好地保护环境并有利于粉煤灰的综合利用,考虑到除尘和干灰输送技术的成2熟、,干粉灰收煤集已灰成为的今发展趋势我国是个产煤大国,以煤炭为电力生产基本燃料我国的能源工业稳步发 展,发电能力年增长率为 7.3%,电力工业的迅速发展,带来了粉煤灰排放量的 急剧增加,燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加, 1995 年粉煤灰排放 量达1.25亿吨, 2000年约为1.5亿吨, 2010年达到3亿吨,给我国的国民经 济建设及生态环境造成巨大的压力。

另一方面,我国又是一个人均占有资源储 量有限的国家,粉煤灰的综合利用,变废为宝、变害为利,已成为我国经济建 设中一项重要的技术经济政策,是解决我国电力生产环境污染,资源缺乏之间 矛盾的重要手段,也是电力生产所面临解决的任务之一经过开发,粉煤灰在 建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用20世纪70年代,世界性能源危机,环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发 了粉煤灰利用的研究和开发,多次召开国际性粉煤灰会议,研究工作日趋深入, 应用方面也有了长足的进步粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价 格低廉,兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料,受到人们的青睐对粉 煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究,特别是着重要资源化研究和开 发利用利用粉煤灰生产的产品在不断增加,技术在不断更新国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的 指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤灰综合 利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外， 发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混 凝土制品、高级填料等高级化利用途径。

四、粉煤灰的综合利用国外早在 19世纪20年代就开始粉煤灰综合利用的工作目前在一些工业 发达国家中，利用粉煤灰生产建材已逐步形成产业化，如法国生产的粉煤灰水 泥已占其水泥总量的 60%以上，英国的粉煤灰陶粒已居各种人造骨料产量首位 美国、德国、日本等也都把粉煤灰再利用作为一项国策，除了对现有的利用途 径深人研究外，还力图开发一些新途径，以进一步提高粉煤灰利用率我国建 筑行业对粉煤灰的利用研究，早在 20世纪50年代就已开始，经过几十年的实践，摸索出不少经验，现已成为粉煤灰的利用大户三峡工程使用粉煤灰量达133. 8 万吨1、为煤灰粉煤灰的综合利用，是当前我国科技领域中很重要的命题提出粉煤灰的 综合利用，主要原因有以下几个方面：首先，粉煤灰的综合利用是建设节约型 社会的需要 “国办发[2005]33 号”文件明确提出“加快发展以粉煤灰一等固 体废物为原料的新型墙体材料，是提高资源利用率、改善环境、促进循环经济 发展的重要途径”，由此可见国家对粉煤灰利用的重视建设节约型社会，就是 让各种资源充分利用起来，这是我们的经济增长方式从粗放型走向可持续发展 新模式的唯一途径，它将引领我们的经济社会发展向人与自然环境和谐相处的 方式转变。

建设节约型社会的核心就是促进资源的高效利用和综合利用，最大 限度提高资源的产出效益，做到能量的梯级利用实现粉煤灰的综合利用，是 加快建设节约型社会的需求，是推进循环经济发展，是科学发展观的选择我 们要按照中央的要求和部署，运用多种手段，采取更有效措施，把粉煤灰充分 利用起来，让它在我们的社会生活中发挥应有的作用其次，粉煤灰综合利用 是国家产业政策的需要为更好的让粉煤灰得到充分利用，多年来国家给予许 多产业优惠政策再次，粉煤灰综合利用是其自身存在的需要主要表现两个 方面:一是占地面积大资料表明，现阶段我国粉煤灰年排渣量达 5亿多吨，累 计堆存量将达54亿多吨，占地面积将近9万hm2随着电力工业的发展，燃煤 电厂的粉煤灰排放量将逐年增加，占地面积必然随之加大，所以粉煤灰消化吸 收问题已摆在我们面前;二是污染环境我国电厂所产生的这些粉煤灰不加处理 就会产生扬尘，污染空气;若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质 还会对人体和生物造成危害因此粉煤灰的处理和综合利用已成为全球广泛关 注的问题注的2问、题怎样搞好粉煤灰的综合利用随着社会的发展，人们对粉煤灰已有比较深人的了解和认识使粉煤灰具 有其他火山灰质材料所没有的优异特性，能改善拌和物的和易性，易于运输， 活性得以充分发挥。

由于粉煤灰具有这些特性，我国主要将其利用到生产建筑 材料、筑路和回填等领域粉煤灰建筑材料与传统的建筑材料比有许多优点 如粉煤灰加混凝土，其比重只有500kg/m3,是粘土砖比重的1/3;导热率为 0.11-0・13W/(m"K)，为粘土砖导热律的1/5,具有轻质、绝热、耐火等优良性 能粉煤灰烧结砖比普通粘土砖轻20%,导热系数只有粘土砖的70%,粉煤灰陶 粒性能优于天然轻骨料，用其配制的混凝土具有保温、隔热、抗冲击等优良性 能，在高层建筑、大跨度构件和耐热混凝土中应用广泛粉煤灰硅酸盐水泥干 缩性小，水化热低，抗裂性、和易性与可泵性好，适用于大坝工程及泵送混凝 土施工目前我国粉煤灰综合利用技术有 200余项，主要有以下几类:(1) 生产粉煤灰烧结砖这种砖粉煤灰掺量在 30%-70%之间，其特点是体积 轻、强度高、导热系数小、砌筑效率快多年实践证明，粉煤灰烧结砖的粉煤 灰中二氧化硅的含量不能高于 70%，超过这个标准，混合料的可塑性大大降低， 制品的抗折强度和抗压强度也随之降低;三氧化二铝的含量以20%为宜，低于10% 时，制品强度低，高于 25%时，制品强度虽然提高，但烧成温度也需提高，增加 产品成本;三氧化二铁含量以 8%为宜，含量过高，将缩小混合料烧成温度范围， 给焙烧工序造成困难;氧化镁和硫化物含量越低越好，氧化镁含量不超过 3%，硫 化物的含量要低于 1%。

2) 生产粉煤灰蒸养砖粉煤灰的特点是在湿热条件下，能与石灰、石膏等 胶凝材料反应，生成具有一定强度的水化产物高压养护的特点是粉煤灰砖强 度高，但对粉煤灰也提出两点要求:一是含碳量要低; 二是活性要高3) 生产粉煤灰硅酸盐砌块生产粉煤灰硅酸盐砌块对粉煤灰的质量要求是 烧失量不大于巧%，胶凝材料中要有足够的氧化钙，水灰比不大于0.55产品比 重为1800kg/m3,抗压强度可达1-15MPa,特点是产品收缩值偏大,碳化系数低， 抗冻性较差4) 生产加气混凝土粉煤灰掺量一般可达 70%,主要用于框架结构填充, 其质量已达到JG315标准如生产粉煤灰加气混凝土板材，还需钢筋网片作为 支架,浇注成统一整体粉煤灰加气混凝土的性能和其他品种加气混凝土基本 相同,使用范围也相同5) 代替粘土作生产水泥的原料从化学结构上看,粉煤灰的成分与粘土相 似,实践证明,粉煤。