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1、,粉煤灰综合利用技术,报告人：段鹏选北京建筑材料科学研究总院,报告内容,一、国内外粉煤灰综合利用概述二、粉煤灰基本性能三、粉煤灰在建材行业的应用现状四、粉煤灰在农业方面的应用五、蒸压粉煤灰砖生产管理及过程控制,一、国内外粉煤灰综合利用概述,粉煤灰是火力发电厂的主要废弃物，其产量逐年增大。处理不当将严重污染环境目前国内外已经把粉煤灰广泛应用于建材、建工、回填、筑路、农业、化工、环保、高性能陶瓷材料等众多领域。1、国外粉煤灰利用情况国外20世纪30年代就用粉煤灰配置混凝土英国粉煤灰利用率为46.2%,德国65%, 法国75%。美国把粉煤灰列入矿物资源的第七位，排在矿渣石灰与石膏之前。美国20世纪3
2、0、40年代就用粉煤灰建造水坝日本也从20世纪50年代起用粉煤灰建造水坝,一、国内外粉煤灰综合利用概述,2、国内粉煤灰利用情况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。但是相对来说我国粉煤灰的利用率还是较低产生的附加值并不是很高。所以我们必须加紧对粉煤灰在高新技术领域应用的研究。据资料统计，中国的粉煤灰堆积量已达到120亿t，且每年以1.6 亿t 速度增加，用这些粉煤灰堆成4 m 宽、4m 高的城墙，长达80，000km，比万里长城长16 倍多，可以绕地球两圈以上目前我国粉煤灰利用率约为45左右,二、粉煤灰基本性能,1、外观特性粉煤灰外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑
3、色之间变化。粉煤灰的颜色是一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异。在一定程度上也可以反映粉煤灰的细度，颜色越深，粉煤灰粒度越细，含碳量越高。粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5300m。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%80%，有很强的吸水性,二、粉煤灰基本性能,2、化学成分粉煤灰物理化学性质波动比较大，这主要是煤质的不同、锅炉技术参数不同、技术管理水平不同等造成的。粉煤灰的主要化学成分为：SiO2：33%63%；AlO3：16%40%；Fe2O3
4、：1.5%6%；CaO：2%8%；MgO：1.5%4%；Na2O：0.5%2.5%；K2O：0.3%2%；TiO2：0.3%1.6%。,二、粉煤灰基本性能,3、微观性能粉煤灰的显微结构主要是研究颗粒形状、内部结构及物相种类等特性。31 漂珠漂珠一般呈乳白色，密度小于1g/cm3，粒径15m180m，以玻璃相为主，空心球，漂于水面，玻璃相内有残存气体包裹。在熔融态时，因表面张力的作用，在最终收缩过程中，产生复合结构的微珠（即子母珠）。有呈定向针状莫来石集合体和交织状的针状莫来石晶体。,二、粉煤灰基本性能,3、微观性能32 沉珠（硅铝质玻璃微珠）一般呈灰白色，粒径小于50m，密度为1.8-2.7g
5、/cm3可沉于水底。SiO2和Al2O3的总和通常在80%以上，珠体形成的温度为1300-1400左右，其物相主要为玻璃相、莫来石及少量鳞石英晶体析出，莫来石的含量与晶体的程度高于石英 如果对微珠进行轻度溶蚀，使壳层玻璃体溶解，可清晰见到从珠壁向内生长的针状莫来石晶体，并且大微珠内还包裹着更小的微珠。也有微珠在玻璃质珠壁上析出莫来石和鳞石英。其玻璃基质有很多气孔出现。,二、粉煤灰基本性能,33 海绵体玻璃体（也称不规则微珠）当煤粉粒子较粗或锅炉温度低于1300时，煤粉中的铝硅酸盐黏土矿物来不及完全液化，通过固-液相反应和快速冷却而形成的。在液相粘度较大所形成的硅铝玻璃体表面极为粗糙，具有大量微
6、孔的近似圆形的海绵体的不规则微珠。该微珠呈乳白色-灰色，粒径小。含硅量高，有少量的莫来石等。 34 磁珠也称高铁微珠，呈黑色，粒径为50m左右，导电，并显磁性，密度为3.84.2 g/cm3。该珠体是由富铁组成的粉煤灰溶体从高温快速冷却，通过表面张力收缩形成的，成珠后溶体极易析出磁铁矿、赤铁矿和方铁矿等晶体。,二、粉煤灰基本性能,35 残炭残炭的形成是当煤粉过粗或炉温较低时，燃烧不完全形成的一种未燃尽的残屑。一般呈黑色，粒度范围较大，密度在1.5g/cm3左右表面疏松多孔，有片状残炭、半圆状残炭、多孔球状残炭及无定形残炭和硅铝微珠连接体。,二、粉煤灰基本性能,4、水化活性粉煤灰最主要的三大效应
7、。第一，“形态效应”。在显微镜下显示，粉煤灰中含有70以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密。这种形态对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能，尤其对泵送混凝土，能起到良好的润滑作用。,二、粉煤灰基本性能,4、水化活性第二，“活性效应”。粉煤灰的“活性效应”因粉煤灰系人工火山灰质材料，所以又称之为“火山灰效应”。这一效应能对混凝土起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力。第三，微集料效应。粉煤灰中粒径很小的微珠和碎屑，在水泥中可以相当于未水化的水泥颗粒，极细小的微珠相当于活泼的
8、纳米材料，能明显地改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。这三种效应相互关联，互为补充。粉煤灰的品质越高，效应越大,三、粉煤灰在建材行业的应用现状,1 粉煤灰制砖粉煤灰烧结砖是我国目前吃灰量很大的项目之一，生产工艺及主要设备与普通粘土砖基相同。与普通粘土砖相比，其各项性能均能达到要求，并能降低建筑物的自重，提高建筑物的保温性能，其使用效果优于普通粘土砖。目前国家已逐步禁止使用实心粘土砖，这样粉煤灰烧结砖市场前景广阔。粉煤灰蒸养砖也可以和粘土砖一样，作为承重墙体材料应用于工业与民用建筑。生产粉煤灰蒸养砖可以使用质量较差和长年积存在灰坑中的湿排灰，提供了一条可行的出路。,三、粉煤灰在
9、建材行业的应用现状,2、 粉煤灰制砌块粉煤灰砌块目前主要是粉煤灰小型空心砌块等品种。粉煤灰小型空心砌块的主要工艺特点是 ：原材料：胶结料以水泥为主；集料由炉渣、砂、石或人造轻集料的多元材料组成；生产工艺由带模养护变为脱模养护，成型设备由振动台变为加压振动成型机组流水作业，劳动生产率提高，劳动强度降低,三、粉煤灰在建材行业的应用现状,3 粉煤灰作为制水泥和混凝土的原材料粉煤灰的成分与粘土相似，可以替代粘土配料生产水还可利用其残余碳，在煅烧水泥熟料时可节约燃料。用粉煤灰做生产水泥的混合材料时，主要是利用其火山灰性质。根据粉煤灰掺量的不同，生产不同品种的水泥。粉煤灰加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配
10、以适量的生石灰、水泥、石膏及铝粉等添加剂制成的一种轻质混凝土建筑材料，粉煤灰掺量一般可达70。用粉煤灰作混凝土掺和料，要求粉煤灰有较高的质量，如细度要大、活性要高、含碳量要低。,三、粉煤灰在建材行业的应用现状,4 粉煤灰生产其他建筑材料粉煤灰还可用于生产粉煤灰陶粒、灌浆材料等。5、粉煤灰在道路工程中的应用用灰量占利用总量的20，粉煤灰、石灰石、砂稳定路面基层。粉煤灰用于护坡、护提工程和粉煤灰修筑水库大坝，建造广场、机场、港区的地基等。粉煤灰沥青混凝土。6、从粉煤灰中提取矿物和高值利用粉煤灰中部分具有工业价值的稀有元素通常在细粒飞灰中富集，达到工业品位，可予以提取利用。目前己提取出铝、锗、镓、银
11、、锅、铀等多种金属。这是粉煤灰综合利用的一条可行途径。,四、粉煤灰在农业方面的应用,1 利用粉煤灰改善土壤可以明显地改善土壤结构降低容重增加孔隙度提高地温、缩小膨胀率，从而显著地改善黏质土壤的物理性质促进土壤中微生物活性，有利于养分转化和种子的萌芽，合理施用符合农用标准的粉煤灰对不同土壤都有增产作用。对于黏、重、板及酸性土壤，每公顷施粉煤灰225t即可取得显著增产效果；小麦增产10.45%，玉米增产9.3%，水稻增产12.1 %。印度坎普尔地区的导水性实验、南昌的土壤孔隙实验、西北农学院土壤膨胀实验（防止土壤流失）都已经有力地证明了粉煤灰改善土壤结构的效果。,四、粉煤灰在农业方面的应用,2 、利用粉煤灰生产复合肥粉煤灰可以改良土壤调节土壤温度和pH 值，增加和补充土壤的营养成分。粉煤灰粪便和生活垃圾可以生产无害全营养复合肥料和微量元素肥。已经开发的粉煤灰化肥品种有粉煤灰硅钙肥、粉煤灰钙镁磷肥、粉煤灰磁化肥等。我国利用独创工艺生产出了中国磁化肥是以粉煤灰为主要原料按科学配方加入适量添加剂，经特殊磁化处理的复合肥，磁性复合肥作为专用肥料，不仅能提高肥效改良土壤耕性，而且能增强作物的光合作用和呼吸功效提高作物抗旱抗灾性。,五、蒸压粉煤灰砖生产管理及过程控制,谢谢大家,
