浅谈粉煤灰在水泥中作为混合材的利用

1、浅谈粉煤灰在水泥中作为混合材的利用内蒙古华立水泥有限公司徐云峰白学周粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排出的，在烟道气体中收集的具有一定活性 的工业废渣，目前我国每年粉煤灰排放量达2亿吨左右，其累计堆放量约为40亿 吨1,充分利用粉煤灰，把它作为一种主要来源的水泥原料,可以减少对天然原料 的开采，对保护不可再生资源，保护生态环境和减少能源消耗都有积极的作用，尤 其我国作为煤炭大国，在现有资源储采量逐年下降的形势,大量使用劣质煤已成 为将來一种必然趋势，如何利用由此产生的粉煤灰,已成为我国迫切需要解决的 问题。本文就如何利用谈几点看法。1 我公司粉煤灰利用现状.我公司用某电厂粉煤灰,该电厂采用循环流化床

2、锅炉，所产生粉煤灰烧失量大, 掺入水泥中对水泥的性能特别是标准稠度需水量的影响大,严重制约粉煤灰的掺 加量比例,粉煤灰对水泥性能影响见表1:表1熟料石膏粉煤灰需水量初凝终凝三天强度二八天强度95%5%025.42:253:384.821. 5& 252.875%5%20%33.05:146:263.216.27.340. 665%5%30%34.25:276:392.811. 56.936. 760%5%35%36.04:065:182.611. 36.436. 3由表1可看岀，水泥中随着此种粉煤灰的掺加比例增加，水泥的标准稠度需水量 逐渐增大，当粉煤灰掺量达35%时，需水量为36.

3、0,成型非常困难，但抗压强度三 天、二十八天都能满足国标要求，但从2008年6月1日启实行新的国标后，水 泥强度检验时成型的水灰比根据流动度來调整,水泥的强度势必下降，无法达到 国家标准耍求。目前我们掺加粉煤灰从选粉机加入，比例1520%,水泥标准稠度 需水量在30. 0-32. 0之间偏高，因此为在6月1日后水泥质量达到国家新标准 要求,我公司进行了粉煤灰的改性试验。2. 粉煤灰的性质.2. 1粉煤灰物理性能.粉煤灰因其煤种、燃煤锅炉不同，其物理性质差异很大,粉煤灰性质中，细度 和颗粒形状是重要的项冃。粉煤灰的微观形态即颗粒形状决定于煤的燃烧粒度、煤的种类、灰分熔点和 冷却条件，粉煤灰主要有

4、五种微观形态2,多种微观形态在粉煤灰中的比例不 同，造成粉煤灰不同的特性。1）球形颗粒2这类颗粒表面致密光滑，包括漂珠、沉珠、复珠、富铁微珠，此种颗粒活性高,对水泥的标准稠度需水量无影响。2）不规则多孔玻璃颗粒.这类颗粒形状不规则，比表面积大，活性好，但对水泥的需水量影响大，可增 加水泥需水量。3）钝角颗粒.这类颗粒主要是粉煤灰中的石英颗粒未熔融或部分熔融的残留颗粒,不具有活性。4）微细颗粒.这种颗粒非常细小，主要是各种颗粒的碎屑和各种颗粒的粘聚体，具有一定 的活性。5）含碳颗粒.含碳颗粒为规则多孔颗粒,易破碎，掺入到水泥中可使水泥的需水量增加。2. 2粉煤灰的化学性质.粉煤灰主要由sio2、

5、al2o3、fea> cao、mgo、so3、nao k2o多种氧化物组成，表2是我国部分电厂粉煤灰的化学组成：表2烧失量si02al2o3fe203caomgos03na20k：!o范围0.63-29.9731.3075.7614.59m0.121.5 16.220.4416.800.2p.72of 01.om.230,02-2.14均值7.950.828. 16. 13.71.20.81.20. 6粉煤灰成分随煤种、煤的燃烧方式和程度不同，变化很大,但是以sio?和al2o3为 主，占总成分的70%以上,粉煤灰具有火山灰性，其活性大小取决于可洛性si02.alq的含量，但它们的大小则

6、取决于燃煤温度3。2. 3循环流化床燃烧炉粉煤灰.循环流化床炉煤燃烧温度低，只有850900°c,在此温度下难以出现液相，尽 管可以产生明显的扩散作用，但不会出现较强致密化,颗粒表面结构疏松，吸水 性非常强4,但却具有很好的活性。根据有关文献燃煤灰渣产生活性有两个温 度区域即低温活性区域和高温活性5 见表3：表3低温活性区活性必低区高温活性区温度范围6001000°c9001300 °c12001700°c循环流化床燃煤灰渣（粉煤灰）处在低温活性区，故掺入水泥中若能将其对水泥 需水量影响降低至国标要求内，则可增大掺加粉煤灰的比例。3. 粉煤灰使用试验.基

7、于上述认识，我公司决定对粉煤灰进行改性，以期捉高粉煤灰掺加量。3. 1小磨试验.我们小磨试验进行过多次,所反映出了的只有两种情况，现列岀两次较有代表性的试验。3.1.1粉煤灰、熟料、石膏按比例掺入,共同打小磨和熟料、石膏先打小磨后再掺入一定粉煤灰的对比试验。试验结果如表4：表4编号熟料石膏细度需水 量三天强度二十八天强度备注抗折抗压抗折抗压f095%5%03.225.04. 11& 77.341.0f165%5%30%4. 137.63.615.47. 138.4粉煤灰未 打小磨f265%5%30%3.532.84.018.8& 14& 1共同打小 磨f360%5%35

8、%4. 338.03.514.96.938.0粉煤灰未 打小磨f460%5%35%4.332.04.518. 57.945. 6共同打小 磨由上表结果可看出，粉煤灰经小磨处理后三天强度提高3. 43. 5mpa,二十八天提高7-10mpa,标准稠度需水量下降4. 8-6. 0,其原因有几点。1）粉煤灰在与熟料、石膏一同打小后，颗粒中球形颗粒增加，而未经小磨处理 过的粉煤灰保持了原有的微观形态，含碳颗粒及不规则颗粒多，因而标准稠 度需水量下降。2）水泥标准稠度需水量下降，则导致水泥的流动度性能变好，因此在水泥成型时 振实效果好，粉煤灰的活性充分发挥，强度高。3. 1. 2粉煤灰单独进行小磨试验，

9、打磨25分钟，之后将粉煤灰按比例与已打好的熟料、石膏进行配比。3. 1. 2. 1粉煤灰粉磨前后质量变化.烧失量细度(0. 045 mm)粉磨前8. 3%30%粉磨后8.020%3. 1.2. 1试验结果见表5：表5编号熟料石膏粉煤灰需水量备注f565%5%30%36.9未处理的粉煤灰f665%5%30%37.0经小磨打磨f760%5%35%37.625分钟的f855%5%40%39.4粉煤灰f950%5%45%42.0f1045%5%50%44.0由于需水量太大，无法成型,故此次试验未进行强度试验，只做了粉煤灰掺加30% 的一组需水量对比，从结果看,粉煤灰经小磨单独粉磨后效果不好，与未粉磨一

10、 样,需水量未发生变化。分析原因可能与小磨缺乏研磨能力有关,而当粉煤灰与 熟料共同打小磨时，熟料颗粒充当了小锻的研磨介质作用，将粉煤灰的颗粒形状 部分改变，从而水泥的需水量下降。3. 2大蘑试验.试验的大磨用我公司已淘汰不用的01. 83x6. 4米磨机，分别试验了多次。3. 2. 1.2008年4月11日大磨试验。3. 2. 1.1粉煤灰仍用目前我公司正在使用的某电厂粉煤灰。3. 2. 1.2 熟料.试验用熟料同上述试验一样，为乌兰集团公司提供。3. 2. 1. 3粉煤灰分磨前后质量变化.烧失量细度(0. 045 mm)粉磨前12. 9%35. 0%粉磨后12. 8%10. 0%粉煤灰粉磨前

11、后烧失量未变化,45微米筛筛余减少。3. 2. 1. 4试验结果.1）粉煤灰未粉磨试验结果:编号熟料石膏粉煤灰需水量三天强度二十八天强度抗折抗压抗折抗压f1195%5%024.04. 116. 57. 540. 1f1265%5%30%36.2f1360%5%35%37.0f1455%5%40%39.0f1550%5%45%40.6f1645%5%50%42.6由于水泥需水量太大，无法成型，故只做了熟料的强度。3）粉煤灰粉磨后的结果：编号熟料石膏粉煤灰需水量三天强度二十八天强度抗折抗压抗折抗压f1765%5%30%29.63.214.97.642.4f1860%5%35%30. 03.516.

12、 77. 137.4f1955%5%40%31.24.018.26.036. 3f2050%5%45%32.03. 115.86.432.8f2145%5%50%33.43.013.55.230. 3从上述结果看，粉煤灰经大磨粉磨后，虽然烧失量不变,但水泥的需水量下降，强 度在掺加到40%的粉煤灰,仍能达到国标粉煤灰32. 5等级要求，效果非常好。分 析原因，粉煤灰在经过大磨磨后，其颗粒形状发生了变化，球形颗粒比例增加，因此降低了对水泥需水量影响，水泥的流动度下降很少，从而强度提高。3. 2. 2. 2008年4月15日大磨试验.试验条件同4丿j 11日一样。3. 2. 2. 1试验结果1）粉

13、煤灰未粉磨结果：编号熟料石膏粉煤灰需水量-天强度二十八天强度抗折抗压抗折抗压f1665%5%30%35.43.012.77.93& 4f1760%5%35%40.6f1855%5%40%40.8f1950%5%45%43.4f2045%5%50%44.42）粉煤灰粉磨后试验结果:编号熟料石膏粉煤灰需水量三天强度二十八天强度抗折抗压抗折抗压f2165%5%30%32.23. 114.68.647. 6f2260%5%35%34. 03.215. 77.841.6f2355%5%40%34.83. 114.27.939.8f2450%5%45%36.82.611.96.535.4f2545

14、%5%50%37.82.411. 76.031. 3从上述结果看，得出结论与4月11 口完全一样,说明粉煤灰通过大磨粉磨改性后,可以达到提高掺加粉煤灰的目的。4. 结论.1) 我公司目前使用的粉煤灰为循环流化床炉产生的，由于燃烧温度低，其烧失 量大，微观形状中不规则和含碳颗粒多，对水泥的标准稠度用水量影响较大，而 我公司目前粉煤灰的掺加量方式为粉煤灰加入到选粉机内，粉煤灰细度(0. 08 mm) 一般5%左右，因此只有很少部门经分选回到磨内粉磨，人部分直接加入到水泥中 去，因此对水泥的需水量影响较大。2) 粉煤灰经大磨粉磨后，烧失量不变化,0. 045 mm筛余下降，但微观形状发生变化, 球形颗粒比例增加，不规则颗粒比例下降，对水泥的需水量影响下降，粉煤灰在 粉磨前后掺加量可增加1015%。3) 根据我公司目前的工艺状况，在不用大的改动情况下,只将已淘汰的01. 83 x6. 4米磨机改造，使之适应粉蘑粉煤灰,而且在掺加助蘑剂的情况下，粉煤灰的掺 加比例可达到掺加40%以上,效益非常可观，现在我公司正在进行改造01.83x6. 4磨磨机使之达到粉磨粉煤灰的要求。4) 由于我公司条件所限，不能进行