粉煤灰相关知识(2011.9.17)

粉煤灰相关知识

一、粉煤灰是怎么产生的?

1、什么是粉煤灰：

粉煤灰是火力发电厂煤粉锅炉排除的一种工业废渣，从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉末称为粉煤灰。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。（粉煤灰也叫飞灰 , 是由热电站烟囱收集的灰尘 , 属于火山灰性质的混合材料 , 其主要成分是硅、铝、铁、钙、镁的氧化物 , 具有潜在的化学活性 , 即粉煤灰单独与水拌合不具有水硬活性 , 但在一定条件下 , 能够与水反应生成类似于水泥凝胶体的胶凝物质 , 并具有一定的强度 . 由于煤粉微细 , 且在高温过程中形成玻璃珠 , 因此粉煤灰颗粒多成球形。）

2、粉煤灰的产生过程（燃烧过程）：

煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰粉)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融．同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰粉的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降

低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

由煤粉中蒸发出来的水蒸汽及气体，一部分排放道大气中，一部分凝聚在飞灰的表面。为了控制 SO x 的污染，在烟道气排出之前，通入石灰石浆或石灰石粉，捕获烟道气中的 SO x ，特别是含硫高的煤作为燃料时。总的煤灰中的 75 ％～ 85 ％变成飞灰，剩余部分则为底部灰及炉灰。）

中国以煤为主要能源，电力的76％是由煤炭产生的，每年用煤达4亿多吨，占全国原煤产量的1/3，粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一。1997年全国排放粉煤灰已超过1亿吨，到2005年，年排灰量达到1.6亿吨，成为世界最大的排灰国，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；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，并占用了大量的土地。因此粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。

二、粉煤灰的化学组成

粉煤灰中硅含量最高，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。

粉煤灰中的有害成分是未燃尽炭粒，其吸水性大，强度低，易风化，不利于粉煤灰的资源化。粉煤灰中的SiO2、Al2O3对粉煤灰的火山灰性质贡献很大，Al2O3对降低粉煤灰的熔点有利，使其易于形成玻璃微珠，均为资源化的有益成分。将粉煤灰应用于建筑工业，结合态的CaO含量愈高，能提高其自硬性，使其活性大大高于低钙粉煤灰，对提高混凝土的早期强度很有帮助。我国电厂排放的粉煤灰90%以上为低钙粉煤灰，开发高钙粉煤灰不失为改善粉煤灰资源化特性的一条途径。

三、粉煤灰的颗粒组成

按照粉煤灰颗粒形貌，可将粉煤灰颗粒分为：玻璃微珠；海绵状玻璃体（包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体）；炭粒。我国电厂排放的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀。通过研磨处理，破坏原有粉煤灰的形貌结构，使其成为粒度比较均匀的破碎多面体，提高其比表面积，从而提高其表面活性，改善其性能的差异性。

四、粉煤灰的品种

根据燃煤电厂燃烧的煤种不同,排放收集的粉煤灰就有低钙

粉煤灰和高钙粉煤灰之分.按照国标GB/T1596-2005(2005-01-19发布；2005-08-01实施，代替GB/T1596-1991)把粉煤灰分为F类和C类。F类粉煤灰——由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰；C类粉煤灰——由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%。（上海市标准DBJ08—230—98<高钙粉煤灰混凝土应用技术规程>的规定,凡氧化钙含量大于8%或游离氧化钙含量大于1%的粉煤灰称为高钙粉煤灰）。故一般情况下,高钙灰和低钙灰都是以测定粉煤灰中氧化钙含量或游离氧化钙含量的数值来区分的.通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。

五、我国粉煤灰的主要应用途径

粉煤灰是一种放错地方的资源，粉煤灰可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料，并成为水泥、混凝土的组分，粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土、泡沫混凝土、空心砌砖、烧结或非烧结陶粒，铺筑道路；构筑坝体，建设港口，农田坑洼低地、煤矿塌陷区及矿井的回填；也可以从中分选漂珠、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质，其中漂珠、微珠可分别用作保温材料、耐火材料、塑料、橡胶填料。

目前我国粉煤灰的综合利用技术有近200项，其中得到实施应用的近70项，主要有以下几类：

1) 建材制品方面的应用

此类用灰量约占粉煤灰利用总量的35％左右，主要技术有：粉煤灰水泥(掺量30％以上)，代粘土做水泥原料，普通水泥(掺量30％以下)，硅酸盐承重砌块和小型空心砌块，加气混凝土砌块及板，烧结陶粒，烧结砖，蒸压砖，蒸养砖，高强度双免浸泡砖，双免砖，钙硅板等。

2) 建设工程方面

此项用灰量占利用总量的10％，主要技术有：粉煤灰用于大体积混凝士，泵送混凝土，高低标号混凝土，粉煤灰用于灌浆材料等。

3) 用于道路工程

这部分用灰量占利用总量的20％，主要技术有：粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层，粉煤灰沥青混凝土，粉煤灰用于护坡、护提工程和刚粉煤灰修筑水库大坝等。

4) 农业应用

该部分用灰量占利用总量的15％，主要技术有：改良土壤，制作磁化肥，微生物复合肥，农药等。

5) 作为填筑材料

填筑用灰量占利用总量的15%，主要有：粉煤灰综合回填，矿井回填，小坝和码头等的填筑等。

6) 从粉煤灰中提取矿物和高值利用

这部分用灰量约占利用总量的5%，如：粉煤灰中提取微珠，碳，铁，铝，洗煤重介质，冶炼三元合金，高强轻质耐火砖和耐火泥浆，作为塑料，橡胶等的填充料，制作保温材料和涂料等。其中国家政策要求的重点推广应用技术有：

a．粉煤灰粘土烧结砖

b．粉煤灰作筑路材料

c．粉煤灰在工程中应用

d．粉煤灰混凝土和砂浆材料

e．粉煤灰生产水泥

f．选取飘珠和飘珠制品

g．粉煤灰加气混凝土

h．粉煤灰改良土壤

i．纯灰植树

这些技术比较成熟，用灰量大，不仅便于推广使用，而且可以在近期内带来明显的经济效益和环境效益。

六、粉煤灰在水泥中的利用