【導(dǎo)讀】火電灰渣的排放、利用狀況;、渣的分類和幾個主要的性能指標(biāo)；熟悉幾個粉煤灰常用領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);據(jù)統(tǒng)計，燃煤發(fā)電機組1kW裝機容量年排放粉煤灰（渣）1t左右。為了控制二氧化硫的排放，近年來，國家采取一系列措施加快火電廠二氧化硫治理，煙氣脫硫設(shè)施建設(shè)規(guī)摸不斷擴大。2020年底我國已采取煙氣脫硫措施的火電機組容量僅500. 2020年連續(xù)兩年當(dāng)年投運的脫硫設(shè)施的裝機容量超過1億千瓦。煙氣脫硫機組占煤電機組。煙氣脫硫會產(chǎn)生大量的廢棄物。目前對這種灰渣綜合利用研究較少，主要還是以堆放為主。效益，是一項利國、利民、利企業(yè)的工作，符合保護土地、合理開發(fā)自然資源的基本國策。脫疏工藝中采用強制氧化及真空脫水技術(shù)，可以使副產(chǎn)品成為脫硫石膏，用其制作建筑石膏，工藝，穩(wěn)定控制含水率，就能具有較高的市場竟?fàn)幜?。馬快，技術(shù)易掌握，吃灰量大。其缺點是使用地點和數(shù)量經(jīng)常變動難以預(yù)測，如作為建筑材。量穩(wěn)定，有一定技術(shù)要求。

　　

【正文】 0 磨細粉煤灰 2~5 17~20 ~ 98~102 75~85 85~95 2．生產(chǎn)水泥 （ 1）代替粘土原料生產(chǎn)水泥 粉煤灰的化學(xué)組成與粘土相似，可用來代替粘土配制水泥生料。在配制水泥生料時，應(yīng)根據(jù) 所用原料的化學(xué)成分，經(jīng)過計算確定生料的配料方案。由于粉煤灰在熟料燒成窯的預(yù)熱分解帶中不需要耗費大量熱就能很快生成液相，從而加速了熟料礦物的形成，提高了水泥窯的產(chǎn)量。同時，粉煤灰中未燃炭可使燃料消耗降低 16％～ 17％。燒制成的水泥熟料質(zhì)輕且多孔，易磨性較好，可提高磨機的產(chǎn)量。 （ 2）配制粉煤灰水泥 粉煤灰是一種人工火山灰質(zhì)材料，與石灰、水泥熟料等堿性激發(fā)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能生成具有水硬膠凝性能的化合物，所以它可用作活性混合材配制水泥。用質(zhì)量合格的粉煤灰作混合材磨制水泥，可分別生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥、礦渣和粉煤灰雙摻 水泥（復(fù)合硅酸鹽水泥）、粉煤灰硅酸鹽水泥。粉煤灰水泥的強度（特別是早期強度）隨粉煤灰摻入量的增加而下降。當(dāng)粉煤灰加入量小于 25％時，強度下降幅度較小；當(dāng)加入量超過30%時，強度下降幅度增大。粉煤灰摻入量對水泥強度的影響見表 421。 表 421 粉煤灰摻入量對水泥強度的影晌 粉煤灰摻入量(%) 45μ m 方孔篩篩余 (%) 抗壓強度 (MPa) 抗折強度 (MPa) 3d 7d 28d 3d 7d 28d 0 25 35 （ 3）生產(chǎn)低溫合成水泥 用粉煤灰和生石灰可調(diào)配低溫合成水泥。這種水泥的生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)硅酸鹽水泥或鋁酸鹽水泥的高溫煅燒工藝明顯不同，硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥的熟料都是生料經(jīng)過高溫 (1350～ 1450℃ ）煅燒，在有部分液相的情況下，經(jīng)固相反應(yīng)形成水泥礦物的。低溫合成水泥的生產(chǎn)是將配合料先經(jīng)蒸汽養(yǎng)護（常壓水熱合成）生成水化物，然后脫水、低溫固相反應(yīng)形成水泥礦物的。低溫合成水 泥在鍛燒過程中未產(chǎn)生液相，物料未被燒結(jié)。 （ 4）制取無熟料水泥 粉煤灰中 32OAl 含量 15％， 2SiO 含量 40％時，可用來生產(chǎn)無熟料水泥。 1）石灰粉煤灰水泥：干燥的粉煤灰中摻入 10％～ 20％的石灰，粉磨成水硬性膠凝材料，這種材料稱為石灰粉煤灰水泥。石灰粉煤灰水泥的標(biāo)號較低，一般在 300 號以下，主要適用于制造大型墻板、砌塊及低層民用建筑工程等。 2）純粉煤灰水泥：當(dāng)粉煤灰中 CaO 含量在 20％以上，且粉煤灰的化學(xué)成分 比較穩(wěn)定時，可采用人工爐內(nèi)增鈣的方法，即在原煤燃燒時加入一定量的石灰石或石灰，使高溫下部分石灰與煤中鋁、硅、鐵等氧化物發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鹽、鋁酸鹽等礦物。收集下來的粉煤灰便是水硬化性能良好的膠凝材料，加入少量激發(fā)劑，如石膏、氯化鈣、氯化鈉等，便是純粉煤灰水泥。純粉煤灰水泥可用來配制砂漿和混凝土，適用于一般工業(yè)建筑工程和民用建筑工程等。 3．制磚 粉煤灰可制燒結(jié)磚、碳化磚、蒸養(yǎng)磚、泡沫保溫磚、免燒粉煤灰磚等。 （ 1）制燒結(jié)磚 利用粉煤灰、粘土或其他工業(yè)廢料（如煤矸石等）摻合燒結(jié)，可制成粉煤灰燒結(jié)磚。粘土粉煤灰燒 結(jié)磚的原料配比是：粘土 50％，粉煤灰 50％；煤矸石粉煤灰燒結(jié)磚的原料配比是：粉煤灰 60％，煤矸石 40％。 24 粉煤灰制燒結(jié)磚的生產(chǎn)工藝與粘土燒結(jié)磚的生產(chǎn)工藝基本相同，只需在粘土磚的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上增加配料和攪拌設(shè)備即可。以煤矸石和粉煤灰為原料的燒結(jié)磚，尚需增加煤矸石的處理工序，一般可采用顎式破碎機破碎，再用球磨機磨細后進行配料。煤矸石粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝流程如圖 45 所示。粉煤灰燒結(jié)磚與粘土燒結(jié)磚物理性質(zhì)的比較見表 422。 表 422 粉煤灰燒結(jié)磚與粘土燒結(jié)磚物理性能比較 品種 容重 (kg /塊 ) 抗壓 強度 (MPa ) 抗折 強度 (MPa ) 凍融循環(huán) (15 次 ) 吸水率 (%) 粉煤灰燒結(jié)磚 合格 粘土燒結(jié)磚 合格 粉煤灰燒結(jié)磚與一般粘土磚相比有如下優(yōu)點：①利用工業(yè)廢渣，節(jié)約土地資源；②利用粉煤灰中 未燃炭，節(jié)省能源； ③ 比一般粘土燒結(jié)磚輕 20％，可減輕建筑物的自重和造價；④粉煤灰作為粘土瘦化劑，能減少磚坯在干燥過程中的裂紋、降低磚坯的損失率；⑤替代粘土磚，保護耕地。 （ 2）制碳化磚 采用 70％粉煤灰配以爐渣、石灰各 15％， 制成磚坯，利用石灰窯煅燒石灰時放出的 2CO 和廢熱使磚坯碳化，可制成碳化磚。碳化時 2CO 濃度不低于 20％，碳化周期為 30～ 40h。 碳化磚的特點是節(jié)能、成本低，磚體輕。例如 10000 塊粉煤灰 碳化磚比同數(shù)量粘土磚節(jié)約煤 2t，比蒸養(yǎng)粉煤灰磚節(jié)煤 1t，比粘土磚輕 15％～ 20％，成本比粘土磚低 28％。 (3)制蒸氣養(yǎng)護磚（簡稱蒸養(yǎng)磚）粉煤灰蒸養(yǎng)磚是以粉煤灰為主要原料，摻入適量骨料生石灰、石膏，經(jīng)坯料制備、壓制成型、常壓或高壓蒸氣養(yǎng)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(yīng)，生成具有一定強度的水化產(chǎn)物。粉煤灰摻量約為65％。生產(chǎn)工藝分高壓養(yǎng)護和常壓養(yǎng)護兩類，高壓養(yǎng)護的磚強度較高。對粉煤灰的要求是灰的含碳量越低越好，灰的活性越高越好。 （ 4）制蒸汽泡沫粉煤灰保溫磚 泡沫粉煤灰保溫磚是以 粉煤灰為主要原料，加入一定量的石灰和適量的泡沫劑，經(jīng)攪拌、成型和蒸汽養(yǎng)護而成的一種保溫磚。 此種磚的原料配比是 78％～ 80％的粉煤灰， 20％～ 22％的生石灰和適量泡沫劑。先將粉煤灰和生石灰混合均勻，再加入泡沫劑，待容重降至 650～ 700 3/mkg 時， 向模內(nèi)澆注，蓋好蓋板，送入臥式蒸壓釜內(nèi)，在 834kPa 、 185℃ 條件下進行蒸壓養(yǎng)護， 4h 后自然冷卻，即為成品。 泡沫劑可自行配制，由松香、氫氧化鈉、水膠等經(jīng)皂化而制得。 粉煤灰保溫磚適用于 1000℃ 以下的各種管道的冷體表面及高溫窯爐的中層保溫層，以達到絕熱的目的。其物理性能如表 423 所示。 粉煤灰 煤矸石（粉碎、磨細） 配料 對輥碾壓 攪拌 壓磚機 成型 干燥 入窯焙燒 成品出窯 圖 45 粉煤灰燒結(jié)制磚工藝流程 25 表 423 粉煤灰保溫磚的物理性能 項目 耐火度 （ ℃ ） 體積密度 （ 3/cmg ） 耐壓 強度 (MPa ) 抗折 強度 (MPa ) 導(dǎo)熱系數(shù) [W/(m?℃ )] 吸水率 （ %） 吸濕率 （ %） 指標(biāo) 1370 (5)制免燒粉煤灰磚 免燒粉煤灰磚指自然養(yǎng)護、免蒸免燒的磚。其主要配料是：粉煤灰占 70％、爐底渣占 15％、生石灰 15％（作為激發(fā)劑），產(chǎn)品可達到 75 號粉煤灰磚標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)中總摻灰量達 85％，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。由于生產(chǎn)該產(chǎn)品工藝、設(shè)備比較簡單，技術(shù)含量較低，投資又比較少，所以在廣大城鄉(xiāng)建廠較多，發(fā)展較快。 4．生產(chǎn)硅酸鹽砌塊 粉煤灰硅酸鹽砌塊是以粉煤灰、石灰、石膏作膠結(jié)材料，與集料（可用煤渣、硬礦渣或其他集料）按比例配合，加水?dāng)嚢?，振動成型，常壓蒸汽養(yǎng)護而制成的墻體材料。它的主要規(guī)格是：長度 880 ~1180mm 、高度 380mm 、厚度 180 ~240mm ，不帶孔洞，屬于中型密實砌塊。粉煤灰砌塊的生產(chǎn)工藝流程如圖 46 所示，原料配比列于表 424 中。 表 424 粉煤灰砌塊原料配比 項目 適宜用量 過多 過少 膠凝材料中有效氧化鈣用量 15%~25% 強度低，耐久性不好 ，碳化穩(wěn)定性差 成型困難，還會使砌塊產(chǎn)生細微裂紋，強度下降 石膏用量（占膠凝材料的 %） 2%~5% 強度很低，抗凍性很差 強度降低，抗凍性差 煤渣用量（膠骨比） 1:10~1:15 抗裂性差，易斷裂，收縮值大 成型困難，密實度差 用水量（濕排粉煤灰） 30%~36% 成型困難，密實度差 造成分層、離析，密實度差，抗凍性差 砌塊坯成型后，為了加速其中膠凝物質(zhì)的水熱合成反應(yīng)，使制品在較短時間內(nèi)凝結(jié)硬化達到預(yù)期的強度，對制品要進行蒸汽養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護可用高壓 蒸 汽養(yǎng)護或常壓蒸汽養(yǎng)護。 粉煤灰硅酸鹽砌塊，具有重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、粉煤灰摻量大、成型方便、工藝簡單等特點，可取代粘土磚，廣泛用于建筑行業(yè)。 5．生產(chǎn)加氣混凝土 粉煤灰加氣混凝土是以粉煤灰 、 水泥、石灰為基本材料，用鋁粉作為發(fā)氣劑，經(jīng)原料磨細、配料、澆注、發(fā)氣成型、坯體切割、蒸汽養(yǎng)護等一系列工序制成的一種多孔輕質(zhì)建筑材生石灰粉 粉煤灰 石膏 煤渣 水 配料 振動成型 攪拌 蒸汽養(yǎng)護 拆模 成品 圖 46 粉煤灰砌塊生產(chǎn)工藝流程 堆場 26 料。其生產(chǎn)工藝流程如圖 47 所示。 其粉煤灰用 量可占 70％左右。 粉煤灰加氣混凝土的強度主要依靠粉煤灰中 2SiO 、 32OAl 和水泥、石灰中的 CaO 在蒸汽養(yǎng)護下進行化學(xué)反應(yīng)生成水化硅酸鹽而得到，在我國多采用高壓養(yǎng)護工藝。 粉煤灰加氣混凝土具有一般加氣混凝土的共同特點：容重輕且具有一定的強度，絕熱性能良好，有良好的防火性能，易于加工等 ， 主要用于屋面保溫、內(nèi)外墻體和陽臺隔斷。 生產(chǎn)粉煤灰加氣混凝土是利用粉煤灰資源的有效途徑之一，一個年產(chǎn)加氣混凝土 為 20萬 3m 的工廠，每年可利用粉煤灰 10 萬 t。 6．生產(chǎn)陶粒 用粉煤灰做主要原料，加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)成球、燒結(jié)而成的輕骨料為燒結(jié)粉煤灰陶粒。它是一種性能良好的人造輕骨料，其粉煤灰用量可達 80％左右?？梢耘渲?300號混凝土。由于其有密度小、耐熱度高、抗摻性好，耐沖擊力強等優(yōu)點，可替代天然渣石配制 150~300 號的混凝土，廣泛地用于工業(yè)與民用建筑、制作各種混凝土構(gòu)件，還可用于橋梁、窯爐和煙囪的砌筑 。 （三） 粉煤灰在筑路方面的應(yīng)用 粉煤灰可作為主要材料或輔助材料，用于路基層和底基層的建造，路堤、路面的建造及回填料、灌漿等。 主要技術(shù)有：粉煤灰、石灰石砂穩(wěn)定路面基層，粉煤灰瀝青混凝土，粉煤灰用于護坡、護堤工程等。 1．粉煤灰替代礦粉作瀝青混合料中的填充料 瀝青混合料是以一定級配的礦料，加入適量的瀝青和填充料，加熱拌和均勻而成的，鋁粉 水 粉煤灰 生石灰 石膏 水泥 計量 計量 球磨機 計量 澆注車 模具 切割 高壓養(yǎng)護 計量 球磨機 出料 圖 47 粉煤灰加氣混凝土生產(chǎn)工藝流程 成品 27 適用于瀝青路面。拌制瀝青的混合料，長期以來用石灰石礦粉作填料。礦粉除起填充作用外，主要作用是增加瀝青與集料的粘附性。用粉煤灰代替石灰石礦粉來拌制瀝青混合料，可以達到與摻水泥 或石灰石礦粉相同的剝落效果，且具有增加粘結(jié)力，改善混合料的質(zhì)量，延長瀝青使用壽命的效果。目前，允許在中、輕交通瀝青混合料中用化學(xué)成分為堿性的粉煤灰代替石灰石礦粉。表 425 列出了幾種粉煤灰與石灰石礦粉的一般性質(zhì)比較。 表 425 幾種粉煤灰與石灰石礦粉的一般性質(zhì)比較 項目 石灰石礦粉 細灰 粗灰 粗灰 (2) 密度 （ g/cm3） 容重 （ g/cm3） 滴 HCl 起泡反應(yīng)小 起泡反應(yīng)小 起泡反應(yīng)小 起泡反應(yīng)小 pH 值 7 8 8 8 親水系數(shù) 比表面積 (cm2/g) 2620 3080 3585 3527 2．建造粉煤灰路堤 粉煤灰路堤是指采用粉煤灰或部分粉煤灰填筑的路提。粉煤灰的滲透系數(shù)比粘性土的滲透系數(shù)大數(shù)百倍，可提高路堤的強度和穩(wěn)定性。石灰穩(wěn)定粉煤灰或石灰粉煤灰穩(wěn)定土在路面基層中的應(yīng)用比傳統(tǒng)材料優(yōu)越，因為石灰可使混合料的最佳含水量增大，最大干密度減小，且其強度、剛度、穩(wěn)定性提高，溫度收縮系數(shù)減小，對抗低溫縮裂有重要作用。 粉煤灰 的最大干密度和最佳含水量是可償還試驗路堤壓實質(zhì)量的主要指標(biāo)，也是影響其物理化學(xué)性質(zhì)的重要因素。粉煤灰的最大干密度和最佳含水率變動很大，使用前必須按輕型擊實試驗法測定。 （四） 粉煤灰在回填方面的應(yīng)用 利用粉煤灰進行回填一次性用灰量大，且不需任何技術(shù)，方法簡單，主要包括用粉煤灰填充低洼地、池塘、荒地、荒山溝，取土坑、煤礦塌陷區(qū)、礦井、海涂及灰場復(fù)土造地等。 粉煤灰代替土壤回填可大幅度提高抗壓強度，不僅能作為墊層，還可作為工程基礎(chǔ)，并具有良好的封閉隔水作用。素灰回填即利用Ⅲ級粉煤灰，不需加工可直 接用于工程、其夯實后能達到一定強度、這是一種變廢為寶、大量利用原狀粉煤灰的重要途徑。二灰土回填即將 原狀粉煤灰與生石灰按照 8:2 的比例 ，經(jīng)均勻攪拌和分層夯實而形成 墊層，其承載能力可達到 100kPa 以上。三渣土回填即粉煤灰、石灰、碎石攪拌后壓實，其板狀結(jié)構(gòu)的抗壓強度等各項指標(biāo)遠遠高于普通的施工方法。 （五）粉煤灰在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上用灰量大面廣。每畝可施灰 15~35t，特別是粘性大的土壤中，每畝施灰可達 30t 以上。 在農(nóng)業(yè)方面粉煤灰主要用于 改良土壤，覆土造田和 制作復(fù)合肥料 。