工业固体废物的资源化利用

④上述水化产物不论在空气中，还是在水中都能硬化产生 明显的强度。
烧粘土、烧页岩、煤矸石烧渣、燃料灰渣等属人工火山灰
类物质，粉煤灰便是其中的一种，同样具有上述性能。
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11.1粉煤灰
活性激发:
以石灰和石膏作激发剂的蒸汽养护方法
粉煤灰中的活性氧化硅与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙(CSH)凝胶，称为碱 性激发：
mCaO·Al2O3·nH2O+CaSO4·2H2O→mCaO·Al2O3·3CaSO4·(n+2)H2O 石膏量不足时生成单硫型水化硫铝酸钙(3CaO·A12O3·CaSO4·12H2O) M盐
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11.1粉煤灰
活性的评定
石灰吸收法：一定时间内从石灰液中吸附的 石灰量。
溶出度试验法：酸碱处理粉煤灰，测硅，铝 的浸出量
教学重点：粉煤灰的资源化利用途径；煤矸石的
资源化利用途径。
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第十一章 工业固体废物的资源化利用
随着我国经济和社会的不断发展，基础设
施建设和居民住宅建设得到迅速发展，对建筑
材料数量的需求越来越大，质量的要求越来越
高。
许多固体废弃物在制造建筑材料，特别是
新型建筑材料方面大有可为。
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固体废物处理
使学生了解和掌握常见
固体废弃物资源化和处理的 常用技术和方法
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第十一章 工业固体废物的资源化利用
教学目标:
1.了解煤矸石和粉煤灰的来源、组成及活性激发； 2.了解高炉渣和钢渣的来源、组成；了解的来源、
组成； 3.了解煤矸石和粉煤灰在建筑材料方面的应用； 4.了解高炉渣和钢渣在建筑材料方面的应用。
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mCa(OH)2+SiO2+(n－1)H2O→mCaO·SiO2·nH2O （二次水化反应）
粉煤灰中的活性氧化铝与Ca(OH)2反应，生成水化铝酸钙(CAH)凝胶：
mCa(OH)2+Al2O3+(n－1)H2O→mCaO·Al2O3·nH2O （二次水化反应）
硫酸盐激发:CAH强度比较低，在有石膏(常用水泥中均掺有石膏)存在下，可 加速反应生成三硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·3CaSO4·3H2O)，通常 称为钙矾石，简称E盐：
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11.1粉煤灰
粉煤灰的活性
也叫“火山灰活性”，是指火山灰、凝灰岩、浮石、硅藻 土等天然火山灰类物质所具有的这样性能：
①其成分中以SiO2和A12O3为主(75～85％)，且含有相当多 的玻璃体或其他无定形物质；
②其本身无水硬性；
③在潮湿环境，能与Ca(OH)2等发生反应，生成一系列水 化产物—凝胶，
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11.1粉煤灰
细度
粉煤灰的颗粒粒径极限为0.5～300um。国标 以45um筛余百分数为细度指标。
需水量比
在粉煤灰标准规范中，采用粉煤灰水泥胶砂 需水量与基准水泥胶砂需水量的比值表示粉 煤灰的需水量。
低需水量的粉煤灰测定值：22～30％ 中等需水量：30～40％ 高需水量：50～60％
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第十一章 工业固体废物的资源化利用
11.1粉煤灰 11.2煤矸石 11.3高炉渣 11.4钢渣
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11.1粉煤灰
来源
飞灰:煤在炉膛燃烧时的烟气带出的粉状残 留物， 80～90％。除尘技术
底灰:少量的煤粉粒子在燃烧过程中由于碰 撞凝结成块，沉积于炉底，由底部排出形成，
10～20％ 。低灰除渣
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11.1粉煤灰
化学组成（类似粘土的化学组成）评价粉煤灰
质量高低的重要技术参数
SiO2（40～60％） Al2O3（15～35％） Fe2O3（2～15％） CaO（1～10％） 未燃尽炭
有害元素和微量元素
CaO>20％称为高钙灰，我国多为低钙灰。
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11.1粉煤灰
矿物组成：来源于母煤，以铝硅酸盐粘土矿和SiO2为主。
无定形相：主要为玻璃体50～80％和未燃尽炭粒。
结晶相：莫来石、石英、云母、长石、磁铁矿、赤铁矿和少
量的钙长石、方镁石、硫酸盐矿物、石膏、方解石等。被玻 璃相包裹。
低钙粉煤灰：活性主要取决于无定形玻璃相矿物，而不取决 于结晶相矿物。玻璃体含量越高，粉煤灰的化学活性越好。
砂浆强度试验法（是迄今国内外公认的粉煤 灰活性的最佳评定方法）：粉煤灰和水泥熟 料配比，制成砂浆试件，测其强度。
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11.1粉煤灰
资源化利用途径
选炭、铁、空心微珠 生产建材及制品 农肥、作土壤改良剂 污水处理的吸附剂 化工产品
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11.1粉煤灰制水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
高钙粉煤灰：富钙玻璃体含量多，有较多的氧化钙结晶和水 泥熟料的一些矿物结晶组分。高钙灰的性质既与玻璃相有关， 又与结晶相有关。化学活性均高于低钙灰。
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11.1粉煤灰
颗粒组成
球形颗粒 不规则多孔颗粒（多孔炭粒和多孔铝硅玻璃
体） 碎片
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11.1粉煤灰
外观和颜色
外观象水泥 组分中的含炭量使其有由乳白到灰黑等不同
加适量的石灰、石膏磨细制成的 粉煤灰少熟料水泥:以粉煤灰为主，配少量的
水泥熟料和石膏制成的
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11.1粉煤灰制混凝土
普通混凝土是以水泥熟料为胶结料，以
沙、石为骨料，加水拌和而成的构筑材料。
粉煤灰混凝土是以粉煤灰代替部分水泥
熟料拌和而成的混凝土。粉煤灰混凝土能有
效改善普通混凝土的性能。
基本性能与一般普通硅酸盐水泥相似，因
而统称普通硅酸盐水泥。
粉煤灰硅酸盐水泥的特性是水化热低、抗
渗和抗裂性好、对硫酸盐浸蚀和水浸蚀具有抵
抗能力，对碱反应能起一定的抑制作用。适用
于一般民用和工业建筑工程、大体积水工混凝
土工程、地下和水下混凝土构筑等方面。
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11.1粉煤灰制水泥
粉煤灰烧成水泥:以粉煤灰代替部分粘土制成 粉煤灰无熟料水泥:以粉煤灰为主要原料，配
颜色，含炭量越高，颜色越深。炭粒存在于 粉煤灰的粗颗粒中。 颜色可在一定程度上反映粉煤灰的细度。颜 色越深，质量越低。
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11.1粉煤灰
比重和容重
低钙灰比重：1.8～2.8 高钙灰比重：2.5～2.8 松散干容重：600～1000kg/m3 压实容重：1300～1600kg/m3