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粉煤灰

粉煤灰

粉煤灰的綜合利用

(一)粉煤灰來源

全國煤炭産量的大約30%用于發電,産生的粉煤灰和爐底渣的量非常大,1988年已達064×108t,被利用量約036×108t

粉煤灰的主要來源是以煤粉爲燃料的火電廠和城市集中供熱鍋爐,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綜合利用,考虑到除尘和干灰输送技术的成熟,干灰收集应成为今后粉煤灰收集的发展趋势。 ·

我國多數大中型電廠粉煤灰的化學成分與粘土很相似,但其二氧化矽含量偏低,三氧化二鋁含量偏高。含碳量少于8%的占68%,隨著鍋爐燃燒技術的提高,含碳量趨向于進一步降低。粉煤灰的細度隨煤粉細度、燃燒條件和除塵方式不同而異,多數電廠粉煤灰細度爲4900孔篩篩余10%~20%。各電廠粉煤灰容重差異較大,一般爲7001000kgm3

(二)粉煤灰綜合利用技術

目前,我國粉煤灰的大宗利用途徑是生産建築材料、築路和回填。

粉煤灰建築材料的性能與傳統的建築材料相比有許多優點。如粉煤灰加氣混凝土,其幹容重只有500kgm3,不到粘土磚的13;導熱率爲011013W(m·K),約爲粘土磚的15,具有輕質、絕熱、耐火等優良性能。矽酸鹽砌塊強度達到100150號,導熱系數比普通混凝土小一倍,且砌築效率高。粉煤灰燒結磚比普通粘土磚輕15%~20%,,導熱系數只有粘土磚的70%。粉煤灰陶粒性能優于天然輕骨料,用其配制的混凝土不僅容重輕,而且具有保溫、隔熱、抗沖擊等優良性能,在高層建築、大跨度構件和耐熱混凝土中得到應用。粉煤灰矽酸鹽水泥幹縮性小,水化熱低,抗裂性、和易性與可泵性好,特別適用于大壩工程及泵送混凝土施工。

粉煤灰含有一定的殘留碳,用其燒制建築材料可節約大量能量。當粉煤灰熱值爲500×419kJkg,摻用量爲40%時,可節約燒磚用煤50%。生産粉煤灰砌塊的能耗僅爲同體積粘土磚的60%左右。

利用粉煤灰生産建築材料、築路和回填可以節約大量粘土。對粉煤灰燒結磚,粉煤灰摻加量一般爲30%一50%,最高到70%,相應節約用土30%~?0%。

粉煤灰用于築路和回填是投資少、見效快的一種直接大用量利用粉煤灰的途徑。此種道路壽命長,維護少,可節約維護費用30%~80%。

目前我國粉煤灰綜合利用技術主要有以下九種。

1、生産粉煤灰燒結磚

粉煤灰燒結磚是以粉煤灰和粘土爲原料,經攪拌、成型、幹燥、焙燒制成的磚。粉煤灰摻量30%~70%,其生産工藝及主要設備與普通粘土磚基本相同,主要是多了粉煤灰的貯運、計量、脫水和攪拌設備。利用粉煤灰生産燒結磚技術成熟,所用的粉煤灰燒失量不限,只要粘土有足夠的塑性,在生産粘土磚的基礎上,添加些必要的設備,仍采用擠出成型,無論是在輪窯還是在隧道窯裏都能燒制粉煤灰磚。過去磚廠采用國産設備和傳統生産方法,粉煤灰摻量只有40%左右。近幾年采用了國外的技術和設備,粉煤灰摻量提高到60%~70%。

實踐表明:用于燒制粉煤灰燒結磚的粉煤灰中Si02的含量不宜高于70%,超過此含量,混合料的塑性大大降低,制品的抗折和抗壓強度較低;A1203的含量以15%~25%爲宜,低于10%時,制品強度低,高于25%時,雖制品強度高,但燒成溫度提高;Fe203含量以5%~10%爲宜,含量過高,將縮小混合料的燒成溫度範圍,給焙燒工序操作造成困難;MgO和硫化物含量越小越好,MgO含量一般不應超過3%,硫化物的含量最好小于1%。

2、生産粉煤灰蒸養磚

粉煤灰蒸養磚是以粉煤灰爲主要原料,摻人適量骨料生石灰、石膏,經坯料制備、壓制成型、常壓或高壓蒸汽養護而制成的磚。粉煤灰在濕熱條件下,能與石灰、石膏等膠凝材料反應,生成具有一定強度的水化産物。粉煤灰摻量約爲65%,生産工藝分高壓養護和常壓養護兩類。高壓養護的磚強度較高。對粉煤灰要求含碳量低,活性高。生産工藝包括原料處理、計量、攪拌、消化、輪碾、成型和養護等工序。消化可提高料溫,縮短磚坯靜停時間;輪碾可起到攪拌、活化和壓實的作用。磚坯通常采用半幹壓法成型,常用設備有八孔、十六孔轉盤式壓磚機及杠杆式壓磚機等。采用蒸汽養護時,蒸汽壓力一般爲08MPa

3、生産粉煤灰矽酸鹽砌塊

粉煤灰矽酸鹽砌塊以粉煤灰、石灰、石膏爲膠結料,以爐渣爲骨料,經加水攪拌、振動成型、蒸汽養護而成。粉煤灰摻量爲30%左右,爐渣占55%。生産粉煤灰矽酸鹽砌塊對粉煤灰的質量要求是燒失量不大于15%。膠凝材料中要含有足夠高的氧化鈣,水灰比不宜大于055。生産工藝包括原材料加工處理、混合料的計量和制備、振動成型和蒸汽養護。砌塊的容重一般爲1800kgm3左右,抗壓強度可達100—150號,其缺點是收縮值偏大,碳化系數偏低,抗凍性稍差。

4、生産加氣混凝土

粉煤灰加氣混凝土是以粉煤灰爲基本原料,配以適量的生石灰、水泥、石膏及鋁粉等添加劑制成的一種輕質混凝土建築材料,粉煤灰摻量一般可達70%。這一産品的生産技術成熟,産品質量已過關。國家頒布的有關加氣混凝土的試驗方法(JG 256—275—80)、産品標准(JG 315—82)、應用技術規範(JCl7—84)等,都包括了粉煤灰加氣混凝土。生産工藝和設備大體上與其他品種加氣混凝土相同。將經過加工的、符合要求的原料按一定比例混合,並加入發泡劑等,經攪拌澆注入模、發泡膨脹、靜停、切割,進高壓釜養護。養護的蒸汽壓力一般爲1—16MPa。若生産加氣混凝土板材,還需配備鋼筋車間,澆注前先將加工好的鋼筋網片固定在模具中。粉煤灰加氣混凝土的性能和其他品種加氣混凝土基本相同,使用範圍也相同。

5、生産粉煤灰陶粒

以粉煤灰爲原料,加入一定量的膠結料和水,經成球、燒結而成的輕骨料即爲燒結粉煤灰陶粒。它是一種性能較好的人造輕骨料。其用灰量大,還可以充分利用粉煤灰中的熱值,粉煤灰摻量約80%。生産工藝一般由原料的磨細處理、混合料加水成球、焙燒等工序制成。燒結通常采用帶式燒結機、回轉窯或立波爾窯。帶式燒結機對原料的適用範圍大,生産操作方便,産量高,質量較好,工藝技術成熟。用燒結機生産的粉煤灰陶粒的容重一般爲650kgm3,可以配制300號混凝土。

6、代替粘土做生産水泥的原料

粉煤灰的成分與粘土相似,可以替代粘土配料生産水泥,還可利用其殘余碳,在煅燒水泥熟料時可節約燃料。生産工藝和技術裝備與生産普通矽酸鹽水泥一樣,無特殊工藝技術要求。但要注意配料方案的調整,嚴格控制各種原料的摻入量,以保證出磨生料化學成分符合要求。熟料煅燒采用機立窯或回轉窯均可。

7、粉煤灰做生産水泥的混合材料

在磨制水泥時,除摻加3%~5%的石膏外,還允許按水泥的品種和標號添加一定量的材料與熟料共同粉磨,習慣上稱此材料爲混合材料。

用粉煤灰做混合材料時,其質量需達到GBl596—881級灰的要求。根據粉煤灰的摻量,可生産普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥(粉煤灰摻量≤15)和粉煤灰水泥(粉煤灰摻量20%~40)。由于粉煤灰摻量增加,粉煤灰水泥与普通硅酸盐水泥性能有所不同,主要是早期强度有所降低。在生产中对粉煤灰的均匀性要求严格。用60%~70%粉煤灰、25%~30%水泥熟料及少量石膏進行研磨,可生産低標號水泥,稱爲砌築水泥。這種水泥用灰量大,生産成本低,市場容量大,是很有開發前途的利廢産品。

粉煤灰做水泥混合材料最好用幹灰,可以降低能耗和二次汙染。幹排灰可由密封罐車、密封罐船或通過管道用氣體輸送進廠,經貯庫、加料倉進入水泥磨與熟料和石膏混磨。

8、粉煤灰在砂漿中可以代替部分水泥、石灰或砂

用于砂漿中的粉煤灰質量要求不高,砂漿在建築工程中用量很大,可利用大量粉煤灰。目前尚無國家或行業技術標准和施工規範,在使用前需經過配比試驗。

用粉煤灰作混凝土摻和料,要求粉煤灰有較高的質量,如細度要大、活性要高、含碳量要低。因此常用磨細粉煤灰,每立方米混凝土可用灰50100kg,節約水泥50100kg。摻粉煤灰的水泥凝結較緩慢,和易性好,能減少離析人泌水,可泵性能好,有利于較長距離運輸和泵送施工。

摻粉煤灰混凝土的制作工藝流程與普通混凝土基本相同,只是增加了粉煤灰這種原料需要增加相應的儲存、計量和輸送設備。

9、粉煤灰用于築路和回填

用粉煤灰、石灰和碎石按一定比例混合攪拌可制作路面基層材料。摻加量最高可達70%,對粉煤灰質量要求不高,可根據《粉煤灰、石灰道路基層施工暫行技術規定》進行生産和施工。

粉煤灰代替粘土築路堤有全灰和間隔灰兩種,施工設備和步驟與粘土路堤相同。

粉煤灰均可滿足對填方材料的質量要求,且粉煤灰對水質不會造成汙染。工程回填、圍海造田和礦井回填等可大量使用粉煤灰。

粉煤灰的特點及利用途徑

一、粉煤灰的特點

粉煤灰的顆粒組成。按照粉煤灰顆粒形貌,可將粉煤灰顆粒分爲:玻璃微珠;海綿狀玻璃體(包括顆粒較小、較密實、孔隙小的玻璃體和顆粒較大、疏松多孔的玻璃體);炭粒。我國電廠排放的粉煤灰中微珠含量不高,大部分是海綿狀玻璃體,顆粒分布極不均勻。通過研磨處理,破壞原有粉煤灰的形貌結構,使其成爲粒度比較均勻的破碎多面體,提高其比表面積,從而提高其表面活性,改善其性能的差異性。

二、粉煤灰的用途

粉煤灰可用作水泥、砂漿、混凝土的摻合料,並成爲水泥、混凝土的組分,粉煤灰作爲原料代替黏土生産水泥熟料的原料、制造燒結磚、蒸壓加氣混凝土、泡沫混凝土、空心砌磚、燒結或非燒結陶粒,鋪築道路;構築壩體,建設港口,農田坑窪低地、煤礦塌陷區及礦井的回填;也可以從中分選漂珠、微珠、鐵精粉、碳、鋁等有用物質,其中漂珠、微珠可分別用作保溫材料、耐火材料、塑料、橡膠填料。

 
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