【正文】 由 于 其 表 面 張 力 的 作 用 ， 形 成 大 量 細 小 的 球 形 顆 粒 。在 鍋 爐 尾 部 引 風 機 的 抽 氣 作 用 下 ， 含 有 大 量 灰 分 的 煙 氣 流 向 爐 尾 。 隨 著 煙 氣 溫 度 的 降低 ， 一 部 分 熔 融 的 細 粒 因 受 到 一 定 程 度 的 急 冷 呈 玻 璃 體 狀 態(tài) ， 從 而 具 有 較 高 的 潛 在 活性 。 在 引 風 機 將 煙 氣 排 入 大 氣 之 前 ， 上 述 這 些 細 小 的 球 形 顆 粒 ， 經 過 除 塵 器 ， 被 分 離 、收 集 ， 即 為 粉 煤 灰 。粉煤灰又稱飛灰(fly ash)，一般是指燃煤電廠從煙道氣體中收集的細灰，是煤粉進入13001500℃的爐膛后，在懸浮燃燒條件下先吸熱后冷卻而形成的，之后從煙道排出，被收塵器收集。在上述高溫下，煤粉顆粒會發(fā)生一系列的物理化學變化。首先，受高溫后的煤粉達到熔融狀態(tài)后由于表面張力使表面能達到最小，不規(guī)則的煤粉顆粒會收縮成為球狀。其次，這些球狀顆粒在充分燃燒離開火焰區(qū)域后，還會與低溫區(qū)域的CO、CO SO 2 及水蒸汽發(fā)生二次反應，進行聚合和解聚。由于各電廠選擇燃煤的不同、使用鍋爐類型的不同、鍋爐內部燃燒狀況不同等因素的影響，產生的粉煤灰也不盡相同。 粉煤灰的排放粉 煤 灰 是 我 國 當 前 排 量 較 大 的 工 業(yè) 廢 渣 之 一 ， 中國是能源大國，煤炭在能源結構中的比例達到 75%，雖然這一比例總體趨于下降，但以煤為主的能源結構在較長的時間內不會發(fā)生根本性的變化，而且國內的電力工業(yè)是以火力發(fā)電為主，它每年耗煤 108t以上。一般而言，每燃燒 1000kg 煤，就能產出 250300kg 粉煤灰和 2030kg 的爐渣。無論是煤粉爐還是沸騰爐，灰渣排放量約為燃煤總量的 1/3。因此，粉煤灰的年產出量十分巨大。據統(tǒng)計，1995 年粉煤灰年排放量為 10 8t，到 2022 年達到 108t，到 2022年已達到 108t 以上 [1] ，估計目前粉煤灰年排放量達 108t。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 ， 粉 煤 灰 的 處 理 和 利 用 問 題 引 起 人 們 廣 泛 的 注 意 。粉煤灰對人體的危害極大，它富集了大量砷、鉛和硒等危害人體健康的重金屬物質和其他污染物，這些重金屬物質會在人體不斷累積，并有可能誘發(fā)多種癌癥。若想長遠地徹底解決粉煤灰污染問題，根本的方法只有調整能源結構，大力提高能效，發(fā)展可再生能源，盡早擺脫對煤炭的過度依賴。粉煤灰對氨氮廢水的吸附性能研究2 粉煤灰的物理特性 粉 煤 灰 是 以 顆 粒 形 態(tài) 存 在 的 ， 且 這 些 顆 粒 的 礦 物 組 成 、 粒 徑 大 小 、 形 態(tài) 各 不 相同 。 人 們 通 常 將 其 形 狀 分 為 珠 狀 顆 粒 和 渣 狀 顆 粒 兩 大 類 。 根 據 北 京 科 技 大 學 宋 存 義等 用 掃 描 式 電 子 顯 微 鏡 的 觀 察 表 明 ， 粉 煤 灰 由 多 種 粒 子 構 成 ， 其 中 珠 狀 顆 粒 包 括 空心 玻 珠 (漂 珠 )、 厚 壁 及 實 心 微 珠 (沉 珠 )、 鐵 珠 (磁 珠 )、 炭 粒 、 不 規(guī) 則 玻 璃 體 和 多孔 玻 璃 體 等 五 大 品 種 。 其 中 不 規(guī) 則 玻 璃 體 是 粉 煤 灰 中 較 多 的 顆 粒 之 一 ， 大 多 是 由 似球 和 非 球 形 的 各 種 渾 圓 度 不 同 的 粘 連 體 顆 粒 組 成 。 有 的 粘 連 體 斷 開 后 ， 其 外 觀 和 性質 與 各 種 玻 璃 球 形 體 相 同 ， 其 化 學 成 分 則 略 有 不 同 。 多 孔 玻 璃 體 形 似 蜂 窩 ， 具 有 較大 的 表 面 積 ， 易 黏 附 其 他 碎 屑 ， 密 度 較 小 ， 熔 點 比 其 他 微 珠 偏 低 ， 其 顏 色 由 乳 白 至灰 色 不 等 。 在 掃 描 式 電 子 顯 微 鏡 下 可 以 比 較 容 易 地 觀 察 到 不 規(guī) 則 玻 璃 體 的 存 在 。 渣狀 顆 粒 包 括 海 綿 狀 玻 璃 渣 粒 、 炭 粒 、 鈍 角 顆 粒 、 碎 屑 和 粘 聚 顆 粒 等 五 大 品 種 。 正 是由 于 這 些 顆 粒 各 自 組 成 上 的 變 化 ， 組 合 上 的 比 例 不 同 ， 才 直 接 影 響 到 粉 煤 灰 質 量 的優(yōu) 劣 。粉 煤 灰 的 物 理 性 質 包 括 密 度 、 堆 積 密 度 、 細 度 、 比 表 面 積 、 需 水 量 等 ， 這 些 性質 是 化 學 成 分 及 礦 物 組 成 的 宏 觀 反 映 。 由 于 粉 煤 灰 的 組 成 波 動 范 圍 很 大 ， 這 就 決 定了 其 物 理 性 質 的 差 異 也 很 大 。 粉 煤 灰 的 物 理 性 質 中 ， 細 度 和 粒 度 是 比 較 重 要 的 項 目 。 它 直 接 影 響 著 粉 煤 灰 的其 他 性 質 ， 粉 煤 灰 越 細 ， 細 粉 占 的 比 重 越 大 ， 其 活 性 也 越 大 。 粉 煤 灰 的 細 度 影 響 早期 水 化 反 應 ， 而 化 學 成 分 影 響 后 期 的 反 應 。粉煤灰外觀類似水泥，組分中的含炭量使其著有由呈淺灰色到灰黑色等不同顏色。粉煤灰的顏色與 Fe2O3 及殘留炭含量有關，Fe 2O3 及殘留炭含量越高，粉煤灰顏色越深，反之則越淺外，比重、松散干容重、孔隙率、細度等也是反映粉煤灰物理特性的指標?！? 粉 煤 灰 的 基 本 物 理 性 質 ： （1） 比重 粉煤灰比重較天然土壤小，為 ，粒徑為 100um，大部分在 45um 以下。（2） 松散干容重 指干粉煤灰在松散狀態(tài)下的單位體積的重量，一般 6001000 kg/ m3，壓實容重可達 13001600kg/m3。（3） 孔隙率 指粉煤灰中孔隙體積占總體積的百分率，一般為 6075%。（4） 細度 指粉煤灰顆粒的大小，常用 45μm 篩篩余量或比表面積表示。粉煤灰細度一般為 45μm 篩篩余量 1020%，或比表面積為 27003500cm2/g。 粉煤灰的化學組成粉 煤 灰 是 一 種 人 工 火 山 灰 質 混 合 材 料 ， 它 本 身 略 有 或 沒 有 水 硬 膠 凝 性 能 ， 但 當以 粉 狀 及 水 存 在 時 ， 能 在 常 溫 ， 特 別 是 在 水 熱 處 理 (蒸 汽 養(yǎng) 護 )條 件 下 ， 與 氫 氧 化鈣 或 其 他 堿 土 金 屬 氫 氧 化 物 發(fā) 生 化 學 反 應 ， 生 成 具 有 水 硬 膠 凝 性 能 的 化 合 物 ， 成 為榆林學院本科畢業(yè)設計3一 種 增 加 強 度 和 耐 久 性 的 材 料 。 就化學成分來講，粉煤灰是由硅、鋁、鐵、鈣、碳等元素為主的氧化物和銅、鎳等微量元素以及鍺、鎵、錮等稀有金屬組成的細粉料。由于煤種及燃燒條件的不同，各地粉煤灰的化學成分有一定波動，但其主要成分是基本相似的。大部分粉煤灰的化學組成主要包括二氧化硅(SiO 2)、氧化鋁(A1 2O3)、三氧化二鐵(Fe2 O3)、氧化鎂(MgO)、氧化鉀(K 2O)、氧化鈉 (Na2O)、氧化鈣(CaO)、硫化鐵(FeS )等等。隨煤質不同，少數地區(qū)的粉煤灰中還含有鍺、錫、汞、鉻、釩、砷、鉛、磷、錳、硼、鈾等其他成分。粉煤灰中氧化硅與氧化鋁的總量一般在 60%以上。我國粉煤灰的化學組成平均值見表 表 我國粉煤灰的化學組成平均值成份 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 燒失平均值 粉煤灰中的礦物來源于母煤。母煤中含有硅酸鹽類粘土礦和氧化硅、黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等礦物，而以硅酸鹽類粘土礦和氧化硅為主。因而，粉煤灰的礦物組分也十分復雜，主要可分成無定形相和結晶相兩大類，無定形相主要為玻璃體，約占粉煤灰總量的 5080%，結晶相主要有莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦等。我國粉煤灰的礦物組成見表 。表 粉煤灰的礦物組成礦物名稱 石英 莫來石 赤鐵礦 磁鐵礦 玻璃體范圍均值 粉煤灰的活性粉煤灰的活性也叫“火山灰活性” ，是指其具有這樣一些性能：(l)其成分中以SiO2 和 Al2O3 為主(7580%)，且含有相當多的玻璃體或其他無定形物質；(2)本身無水硬性；(3)能與 Ca(OH)2 等發(fā)生反應，生成一系列水化產物—凝膠；(4)上述水化產物不論是在水中還是空氣中都能硬化產生明顯的強度。粉煤灰的主要成分玻璃體蘊含有較高的化學內能，具有良好的化學活性。粉煤灰的活性不僅決定于它的化學組成，而且與它的結構特征有著密切的關系。無定形相—偏高嶺石和 γA12O3 的最基本結構是硅氧四面體和鋁氧四面體，在四面體中，中心是硅或鋁原子，每個硅或鋁原子的周圍有四個氧原子。圖 為硅(或鋁)氧四面體的示意圖：圖 中的黑圓點代表硅(或鋁)原子，白圓圈代表氧原子。粉煤灰對氨氮廢水的吸附性能研究4圖 硅或鋁氧四面體示意圖 粉煤灰對環(huán)境的危害粉煤灰是我國當前排量較大的工業(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，就會產生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害，其對環(huán)境的影響一方面在于自身的直接影響，另一方面也越來越表現在其間接影響上。雖然大量的研究結果可以使人們對粉煤灰的危害做出比較客觀的評價，但如果處置不當或者使用不當就有可能對環(huán)境造成危害。粉煤灰對環(huán)境的危害主要體現在以下幾個方面：（1）侵占土地。粉煤灰不加利用或不能完全利用時必然占地堆放，堆積量越大，占地越多。據估算，每堆積 10000t 粉煤灰等固體廢物，約需地 1 畝，造成土地資源的浪費。（2）污染土壤和地下水。堆放的粉煤灰、懸浮于大氣中的粉煤灰降落到地面都會污染土壤，其中的有害物質也很容易隨著滲濾液而污染地下水。因此，一方面會造成土質堿化，破壞了土壤的生態(tài)平衡，另一方面人類的健康受到潛在威脅。（3）污染水體。除對地下水的污染外，粉煤灰對水體的污染主要是電廠濕法排灰將大量粉煤灰直接排入江河湖泊中造成的。粉煤灰進入水體，使水體濁度大大增加，形成的沉積物會將河床堵塞、使湖泊變淺，懸浮物和可溶物會惡化水質，而且粉煤灰中的有害元素會溶解于水體中，妨害水生生物的生存和水資源的合理利用。（4）污染大氣。微粒是大氣主要污染物的一種，其粒徑在 之間，如前述，粉煤灰的粒徑正處于其間。另外，細顆粒能長時間漂浮在大氣環(huán)境中，隨氣流進行遠距離輸送，造成區(qū)域性環(huán)境污染。而貯存于灰場的干燥粉煤灰，只要有四級以上的風力，即可將表層灰粒剝離揚棄，揚灰高度可達 2050μm，懸浮于大氣中的粉煤灰不僅影響能見度，而且使空氣質量顯著下降，造成污染。（5）潛在的放射性污染。在少數情況下，粉煤