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一、           前言

 粉煤灰是我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一。現(xiàn)階段我國年排渣量已達14000萬噸。若火力發(fā)電廠按每千瓦時年排灰0.7~1.0噸計，一個中小規(guī)模的火力發(fā)電廠每年產(chǎn)生的粉煤灰就達幾十萬噸。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加，同時加上歷年的積累，露天堆放，占用大量的土地，若不加處理，就會產(chǎn)生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有害化學物質(zhì)還會對人體和生物造成危害。因此粉煤灰的處理和利用問題引起人們的廣泛關(guān)注。

二、粉煤灰

1、粉煤灰的產(chǎn)生

 目前，火力發(fā)電廠大多采用高溫沸騰爐提供熱煙氣。煤經(jīng)粉碎后進入沸騰爐，煤粉在爐膛中呈懸浮狀態(tài)燃燒，煤粉中的絕大部分可燃物都能在爐內(nèi)燒盡，而煤粉中的不燃物(主要為灰分)大量混在高溫煙氣中。這些不燃物因受到高溫作用而部分熔融．同時由于其表面張力的作用，形成大量細小的球形顆粒。在鍋爐尾部引風機的抽力作用下，含有大量灰分的煙氣流向爐尾。隨著煙氣溫度的降低，一部分熔融的細粒因受到一定程度的急冷呈玻璃體狀態(tài)稱玻璃珠，從而具有較高的潛在活性。在引風機將煙氣排入大氣之前，上述這些細小的球形顆粒，經(jīng)過除塵器，被分離、收集，即為粉煤灰。

2、粉煤灰的特性

影響粉煤灰活性的因素很多，主要是受其成分、細度及其形成條件等影響，這就涉及所用原煤的品種、鍋爐構(gòu)造、燃燒條件以及收集方式等。

2.1粉煤灰的化學組成

化學成分是粉煤灰重要性質(zhì)之一，它對粉煤灰有重要影響。主要的化學成分有SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃和FeO，約占總量的80%以上。次要的化學成分為CaO、MgO、SO₃、Na₂0及K₂0等。上述成分中，SiO₂及A1₂O₃為酸性氧化物，而CaO及MgO則為堿性氧化物。做為活性混合物材料的粉煤灰，依其化學成分，可計算其堿性率(Mo)，以初步評定其活性：
         M_O=（CaO%+MgO%）/(SiO₂%+AL₂O₃%)<1

若Mo小于1，則屬酸性，利于進行“火山灰反應”，SiO₂和A1₂O₃是粉煤灰

活性的主要來源，因此被稱為活性的SiO₂和A1₂O₃。
2.2粉煤灰的顆粒組成對混凝土的影響

由于采用了先進的測試手段——掃描電子顯微鏡，對粉煤灰的顆粒組成及結(jié)構(gòu)有了進—步的了解，在許多工業(yè)發(fā)達的國家里，因為煤種和火電廠燃燒條件單一，所以粉煤灰中的顆粒組成變化不大，其性能基本相似。而我國國土廣闊，且各地資源分布、工業(yè)發(fā)展水平不同，煤品種、火電廠的裝備、燃煤爐差異都很大，從而粉煤灰的顆粒組成變化較大，明顯地影響粉煤灰性能，因此，應對其顆粒組成給予重視。

粉煤灰中的小顆粒多為球形玻璃體結(jié)構(gòu)，這些玻璃球體較為致密且吸水性較小，當粉煤灰中球形顆粒較多時，將其摻于混凝土中起著一定的滾動滑潤作用，改善混凝土和易性，干縮性較小，抗裂性較好。所以，將此類粉煤灰摻于混凝土中特別適用于水工大體積建筑物中。

粉煤灰中粗灰多為多孔玻璃體結(jié)構(gòu)，這些多孔玻璃體中雖然氧化硅和氧化鋁含量較高，但因體積較大且疏松，又有大量空隙，故比重，容量都很小，比表面積很大，因此，多孔顆粒的增加會使粉煤灰的物理性能變壞。原因在于內(nèi)部孔隙多、表面粗糙、疏松，增加混凝土漿體的需水量，降低混凝土強度。

粉煤灰中的另一種有害組分是多孔炭粒屬惰性組分，因為多孔，使混凝土需水量增加，硬化后混凝土體積中孔隙增加，強度降低。為此，在國內(nèi)外“粉煤灰品質(zhì)標準”中都對含碳量（以燒失量表示）加以控制。
2.3粉煤灰的物理性質(zhì)

粉煤灰的主要物理性質(zhì)是：細度、需水量及比重，細度是控制粉煤灰質(zhì)量的一個主要指標， 粉煤灰的細度主要由燃燒煤的磨細度、燃燒程度及收集方法而確定。根據(jù)國內(nèi)外資料表明，粉煤灰細度波動很大，以80μM篩余量計，在3-30%之間。

粉煤灰顆粒愈粗，比重愈輕，需水量愈大，這是因為顆粒粗，比重輕的粉煤灰的顆粒表面多粗糙且多棱角、多孔，同時球形顆粒少，所以，帶來了需水量較大的弊端。

3、用于水泥和混凝土中粉煤灰的國家標準（GB1596-91）

三、粉煤灰的加工工藝

粉煤灰的特點是在比表面積300㎡/㎏時，早期活性很低，后期活性很高，因此在通常水泥細度的情況下，限制了粉煤灰的摻入量。當粉煤灰的比表面積提高到466~700m²/kg后，即使水泥中粉煤灰摻量高達30%，仍可獲得很高的后期強度。對以球形玻璃體為主的粉煤灰不易磨細，否則將大量球形玻璃體打散后，比表面積大幅度增高，會使拌和需水量大幅度升高，對提高水泥和混凝土的早期強度不利。對以海綿體為主的粉煤灰，就應磨得很細，將海綿體打碎，反而有助于降低需水量。GB1596-91規(guī)定，I、II、III級粉煤灰用0.045mm方孔篩篩余分別不大于12%、20%、45% ，需水量比不大于95%、100%、115%。需水量比間接反映出形貌等的差別。一般I級灰可以直接摻，II級灰應再磨細，III級灰燒失量過高，不能直接摻。由于粉煤灰的柔性和流動性，給粉煤灰的深加工帶來極大的難度，目前，粉煤灰的細化工藝主要包括分選、球磨機磨細、分選加磨細、其他的加工形式。

1、分選方案

 分選即將電除塵器或布袋收塵器第一電場分離下來的粗灰進行篩選，將摻混在粗灰內(nèi)的部分一、二級細灰分離出來進入細灰?guī)欤瑢⒎蛛x后殘留的粗灰進入粗灰?guī)臁Ｔ侔促|(zhì)銷售。所以在選用分選方案時應首先將原灰進行檢測，若原灰中一、二級細灰的含量低于20％，則選用分選方案意義不大，即效益太低。若接近40％或超過40％，則可選用分選方案。

選用分選方案的優(yōu)點：

(1)系統(tǒng)簡單

(2)施工時間短，見效快。一般安裝、調(diào)試僅需2—3月。

(3)分選技術(shù)日趨完善，分級機的運行可靠性提高.

(4)分選后粉煤灰外層玻璃體未遭破壞，其化學內(nèi)能和表面自由能大，活性較高，對混凝土強度的貢獻較大。如三峽水電站摻用粉煤灰全部是經(jīng)分選后的一級灰。

 2、磨細方案

        所謂磨細即將電除塵器或布袋收塵器第一電場分離下來的粗灰全部進球磨機進行碾磨，磨細灰可全部達國家一級或二級灰標準，再進入細灰?guī)臁?/span>

選用磨細方案的優(yōu)點：

(1)粗粉煤灰可100％全部利用。產(chǎn)量高，磨細灰質(zhì)量也較穩(wěn)定。

(2)當碾磨高鈣灰時，能降低和改善f—Cao的功能。

3、分選和磨細的組合方案

所謂分選和磨細的組合方式即上述兩種方式的疊加。即對選用分選方案經(jīng)分離后殘留的粗灰再進到球磨機進行碾磨。其磨細灰與分選后細灰均進到細灰?guī)靸?nèi)。

該組合方式同時吸取分選和磨細方案的優(yōu)點。當然，其投資、維護工作量、運行費用、環(huán)保問題的處理等均明顯增加，但其經(jīng)濟效益和社會效益可觀。一般情況下，投資回收期也就一年左右。

4、其他形式的加工工藝

黑龍江牡丹江水泥廠和漢中建筑材料總廠進口法國FCB公司筒輥磨用來粉磨水泥，粉磨電耗只有26度，水泥比表面積320㎡/㎏以上。湖北有一臺試驗筒輥磨，用來試加工粉煤灰，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不但電耗底，而且能形成穩(wěn)定的料床，加工后的粉煤灰比表面積高達600㎡/㎏以上，被用來生產(chǎn)三峽大壩用高性能混凝土。如果能將筒輥磨的規(guī)格大型化，用來對粉煤灰進行高細粉磨，能大大提高粉煤灰的利用率和利用價值，對發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟具有重要的意義。