粉煤灰,是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰,粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國(guó)火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為:SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一,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。大量的粉煤灰不加處理,就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵,污染大氣;若排入水系會(huì)造成河流淤塞,而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害。另外粉煤灰可作為混凝土的摻合料。
我國(guó)是個(gè)產(chǎn)煤大國(guó),以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料。近年來(lái),我國(guó)的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,發(fā)電能力年增長(zhǎng)率為7.3%,電力工業(yè)的迅速發(fā)展,帶來(lái)了粉煤灰排放量的急劇增加,燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加,1995年粉煤灰排放量達(dá)1.25億噸,2000年約為1.5億噸,到2010年將達(dá)到3億噸,給我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。另一方面,我國(guó)又是一個(gè)人均占有資源儲(chǔ)量有限的國(guó)家,粉煤灰的綜合利用,變廢為寶、變害為利,已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,是解決我國(guó)電力生產(chǎn)環(huán)境污染,資源缺乏之間矛盾的重要手段,也是電力生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā),粉煤灰在建工、建材、水利等各部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用。
20世紀(jì)70年代,世界性能源危機(jī),環(huán)境污染以及礦物資源的枯竭等強(qiáng)烈地激發(fā)了粉煤灰利用的研究和開(kāi)發(fā),多次召開(kāi)國(guó)際性粉煤灰會(huì)議,研究工作日趨深入,應(yīng)用方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。粉煤灰成為國(guó)際市場(chǎng)上引人注目的資源豐富、價(jià)格低廉,興利除害的新興建材原料和化工產(chǎn)品的原料,受到人們的青睞。目前,對(duì)粉煤灰的研究工作大都由理論研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究,特別是著重要資源化研究和開(kāi)發(fā)利用。利用粉煤灰生產(chǎn)的產(chǎn)品在不斷增加,技術(shù)在不斷更新。國(guó)內(nèi)外粉煤灰綜合利用工作與過(guò)去相比較,發(fā)生了重大的變化,主要表現(xiàn)為:粉煤灰治理的指導(dǎo)思想已從過(guò)去的單純環(huán)境角度轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合治理、資源化利用;粉煤灰綜合利用的途徑以從過(guò)去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面的應(yīng)用外,發(fā)展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程、泵送混凝土、大體積混凝土制品、****填料等****化利用途徑。
粉煤灰的形成
****階段
粉煤在開(kāi)始燃燒時(shí),其中氣化溫度低的揮發(fā)分,首先自礦物質(zhì)與固體碳連接的縫隙間不斷逸出,使粉煤灰變成多孔型炭粒。此時(shí)的煤灰,顆粒狀態(tài)基本保持原煤粉的不規(guī)則碎屑狀,但因多孔型性,使其表面積更大。
****階段
伴隨著多孔性炭粒中的有機(jī)質(zhì)完全燃燒和溫度的升高,其中的礦物質(zhì)也將脫水、分解、氧化變成無(wú)機(jī)氧化物,此時(shí)的煤灰顆粒變成多孔玻璃體,盡管其形態(tài)大體上仍維持與多孔炭粒相同,但比表面積明顯地小于多孔炭粒。
第三階段
隨著燃燒的進(jìn)行,多孔玻璃體逐漸融收縮而形成顆粒,其孔隙率不斷降低,圓度不斷提高,粒徑不斷變小,較終由多孔玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)橐幻芏容^高、粒徑較小的密實(shí)球體,顆粒比表面積下降為較小。不同粒度和密度的灰粒具有顯著的化學(xué)和礦物學(xué)方面的特征差別,小顆粒一般比大顆粒更具玻璃性和化學(xué)活性。
較后形成的粉煤灰(其中80%~90%為飛灰,10%~20%為爐底灰)是外觀相似,顆粒教細(xì)而不均勻的復(fù)雜多變的多相物質(zhì)。飛灰是進(jìn)入煙道氣灰塵中較細(xì)的部分,爐底灰是分離出來(lái)的比較粗的顆粒,或是爐渣。這些東西有足夠的重量,燃燒帶跑到爐子的底部。
粉煤灰的結(jié)構(gòu)
粉煤灰的結(jié)構(gòu)是在煤粉燃燒和排出過(guò)程中形成的,比較復(fù)雜。在顯微鏡下觀察,粉煤灰是晶體、玻璃體及少量未燃炭組成的一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的混合體�;旌象w中這三者的比例隨著煤燃燒所選用的技術(shù)及操作手法不同而不同。其中結(jié)晶體包括石英、莫來(lái)石、磁鐵礦等;玻璃體包括光滑的球體形玻璃體粒子、形狀不規(guī)則孔隙少的小顆粒、疏松多孔且形狀不規(guī)則的玻璃體球等;未燃炭多呈疏松多孔形式。
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