粉煤灰

粉煤灰Flyash1.定义冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的非挥发性煤残渣，包括：漂灰、飞灰和炉底灰三部分。粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质的混合材料。它是燃煤发电厂将煤磨成100um以下的煤粉，用预热的空气喷入炉膛呈悬浮状态燃烧，高温烟气中的灰分，经集尘装置捕集得到一种微粉状固体废物。•煤在锅炉中燃烧后形成的被烟气携带出炉膛的细灰。•从燃煤火力发电厂的烟道中用吸尘器收集的粉尘。•煤炭在燃烧过程中产生的细微灰尘。由有机物和无机物组成。•《GB/T1596-2005》：电厂煤粉炉烟道气中收集的粉末称为粉煤灰。2特性•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,能够与水反映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。3.理化特性84.4%粉煤灰的pH值酸性A：pH值4.5；弱酸性WA：4.5~6.5中性N：6.6~7.5弱碱性WB：7.6~9.5；碱性B：9.5随风化进行,粉煤灰的pH值显现出减少的趋势。•堆积密度：0.5~1.0g/cm3•比表面积：0.25~0.5m2/g•孔隙率：60~75%•粒径：1~100um4.物相•粉煤灰是晶体矿物和非晶体矿物的混合物。•一般矿物含有石英、莫来石、磁铁矿、方镁石、生石灰及无水石膏等。•非晶体矿物包括玻璃体、无定型碳和次生褐铁矿等,其中玻璃体含量一般在50%左右。5.形态粉煤灰中主要有5类特征颗粒:×不规则玻璃质颗粒；×未燃尽炭粒；复珠；富铁微珠；富硅铝玻璃微珠。（1）不规则玻璃质颗粒：粉煤灰中普遍含有数量不等的形态不规则、结构疏松、粒径较粗的多孔玻璃质颗粒。这类多孔玻璃质颗粒活性差,多孔结构需水量大,干燥时易使制品开裂,因此对于生产硅酸盐烧结制品是不利的。（2）未燃尽炭粒：粉煤灰中的炭粒一般是形状不规则的多孔体。炭粒内部多孔、结构疏松、易碾碎、孔腔吸水性高。粉煤灰中炭粒粒径较大,一般大于粉煤灰的平均粒径,小颗粒以片状居多,含有少量角粒状。粉煤灰中的炭粒对粉煤灰的综合利用会产生负面影响,其高温烧结烧失量大,是制备烧结砖的有害成分。（3）复珠：在粉煤灰中,有些微珠里面包含大量细小玻璃微珠的颗粒,或是柱状颗粒相互粘连成形状不规则颗粒,密度往往较大,置于水中能够下沉,表面发育有气孔,这些称为复珠或沉珠。前者通常称为子母珠,后者称为珠连体。一些研究证明,含有复珠是粉煤灰品质较好的一个标志。（4）富铁微珠：富铁微珠是沉珠的一种,其中铁含量较高，铁质主要构成颗粒的壳壁,外观颜色较深。圆形居多,球体发育较好,有少量含铁量较低的呈多孔不定形状,其中包含有很多小微珠或外层包裹一层莫来石或石英结晶体。富铁微珠主要存在于粗灰中。（5）富硅铝玻璃微珠：粉煤灰的主要化学成分为SiO2和Al2O3,两者含量占60%以上,铝硅元素以玻璃体形式存在,玻璃体中以圆球居多，表面较光滑,球形度好。粉煤灰的火山灰活性与硅铝玻璃体的含量有关,能够参与化学反应的硅铝酸盐玻璃体数量越多,粉煤灰的活性就越好。6.粉煤灰的活性•粉煤灰的活性一般包括物理活性和化学活性。•物理活性包括：减水效应、微集料效应和密实效应。•减水效应：由球形颗粒产生。球形玻璃微珠的“滚珠”作用使掺粉煤灰体系的流动性提高,降低了需水量。•微集料效应：粉煤灰颗粒(尤其是惰性的晶体颗粒)充当微小集料,使集料的匹配更加合理、填充率提高、水泥的分散更加均匀。•密实效应：是微集料效应和火山灰效应的共同作用的表现,火山灰效应使粉煤灰形成类似托勃莫来石次生晶相,填补水膜层和水泥骨架空隙,提高密实度。•一般认为,粉煤灰的物理活性是粉煤灰体系早期活性和强度的主要来源。火山灰是细微的火山碎屑物。由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成，直径小于2毫米。在一些火山灰质的混合料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。所谓火山灰反应就是指这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。火山灰活性•硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，国外通称的波特兰水泥。•最常用的硅酸盐水泥熟料主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁。主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。粉煤灰的火山灰活性•粉煤灰的化学活性来源于玻璃态的颗粒(多孔玻璃体和玻璃珠)中可溶性的SiO2、Al2O3等活性组分,活性SiO2、Al2O3在有水存在时,可以与Ca(OH)2反应,生成水化硅酸钙(C—S—H)和水化硅酸铝(A—S—H):mCa(OH)2+SiO2+nH2O→mCaO·SiO2·nH2OmCa(OH)2+Al2O3+nH2O→mCaO·Al2O3·nH2O•粉煤灰与水泥相比,“先天性缺钙”,其中CaO含量一般小于10%,而后者却超过60%.Ca2+是形成胶凝性水化物的必要条件,所以在所有的激发方法中,首先必须提供充足的Ca2+。粉煤灰-石灰-水系统的反应可以用类似“缩核”反应的模型来描述:•第一阶段,表面接触反应.粉煤灰颗粒表面的活性SiO2、Al2O3溶出,与来自Ca(OH)2的Ca2+在颗粒表面发生水化反应,形成水化层,水化层将粉煤灰颗粒包裹起来,阻止进一步反应。•第二阶段,体系溶液中的Ca2+吸收能量，扩散穿过水化层.这一阶段反应速率主要受Ca2+的扩散速率影响。影响Ca2+扩散速率的因素有反应环境的温度、表层水化物的结构以及形态和粉煤灰自身的物理化学性能。•第三阶段,Ca2+扩散到粉煤灰颗粒内部,与内部的活性SiO2、Al2O3发生水化反应。由于Ca2+扩散损耗了部分能量,因而反应速率较第一阶段有减小。•粉煤灰中虽然含有大量的铝硅酸盐玻璃体,但是其中[SiO4]4-聚合度很高,结构致密,化学性质稳定,其火山灰活性大部分是潜在的,活性发挥的速度非常缓慢。有资料显示,粉煤灰∶Ca(OH)2=3∶1的体系,7d反应程度只有1.5%~3%,180d反应程度只有7%～20%.经过1a水化的粉煤灰水泥,粉煤灰颗粒也只有1/3参加了水化。因此,必须加以激发,才能充分发挥粉煤灰的潜在活性。粉煤灰活性的激发常用的方法有物理激发、化学激发和高温激发等方法。7.环境危害•粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一。现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。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。因此粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。8.粉煤灰的资源化利用日本粉煤灰综合利用情况8.1建筑材料•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。•优点：在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。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。粉煤灰标准标准名称：用于水泥和混凝土中的粉煤灰Flyasusedforcementandconcrete标准类型：中华人民共和国国家标准标准号：GB/T1596-2005