低等级粉煤灰的活化处理与应用技术研究

低等级粉煤灰的活化处理与应用技术研究襄樊学院土木工程系

看朝勇卜

〔摘

要〕采用化学激发,

、

水热激发与机械磨细相结合的三位一体的高效复合活化技术对低等级粉煤灰。

进行活化处理

可得到高活性粉煤灰

该粉煤灰可用于生产高掺量粉煤灰水泥

、

各种免烧的高强新型绿

色墙体材料与地面材料以及配制中低强度等级高掺量粉煤灰混凝土等关键词

低等级粉煤灰

,

活化处理

,

粉煤灰水泥

,

墙体材料

,

粉煤灰混凝土

低等级粉煤灰活化处理的意义

我国是粉煤灰排放第一大国积存的粉煤灰已超过泥、

,

电力工业粉煤灰年排放量超过,。

亿吨

,

平均利用率约

左右

,

历年是水

亿吨对环境造成了较大的污染但同时它又是发展新型绿色高性能胶凝材料和因此,

,

新型绿色墙体材料的十分宝贵的资源少外灰’,、

充分利用粉煤灰这一廉价宝贵的资源发展此类材料。

,

混凝土及墙体材料等成为绿色建筑材料的重要途径之一级灰占,

但由于我国电厂排放的粉煤灰中优质灰较,

己基本用于水泥混合材和高强棍凝土的活性掺合料、

以上为川级灰或等,

活性较低

,

不能直接用作水泥混合材,

高性能棍凝土的活性掺合料以及生产免烧的高强新型墙。

体材料与地面材料行活化处理,

这极大地限制了粉煤灰这一廉价宝贵的资源的开发利用,

因此

对低等级粉煤灰进、

充分激发其潜在活性、

将极大地提高其白身价值、

,

可用来生产高掺量粉煤灰水泥。、

各种免

烧的高强新型绿色墙体材料与地面材料以及配制绿色高性能混凝土等级粉煤灰、

这对于充分利用大量堆积的低等

保护耕地

治理环境污染,

节约资源与能源

、

促进建筑材料的发展与环境相协调

为企业创

造高附加值的产品和经济效益等

都具十分重要的意义

。

低等级粉煤灰活化的技术路线与方法技术路线根据近几年有关文献报导及我怕的研究反应速度

知

,

目前激发粉煤灰活性的较有效途径主要有二种,

一

是物理活化即通过机械磨细来破坏粉煤灰玻璃体的结构的粉煤灰激发剂有

同时增加比表面积

,

以加快与三是水热激发。

的水化目前常用、

二是化学

活化即通过加化学激发剂与改性剂来激发粉煤灰的活性

碱性激发剂等。。

、

等。

、

硫酸盐,

、

等

、

纯碱

卤化物应的危险性,

、

改性剂为生石灰

低钙粉煤灰天生缺钙。

加石灰主要是为了提高体系中的

从而提高粉煤灰的活化效率

选择激发剂时需注意的是强碱可能会增加混凝本研究采用化学激发,、

发生碱骨料反。

氯化物会引起混凝十中的钢筋锈蚀

水热激发与机械磨细相结合的因

三位一体的高效复合活化技术对低等级粉煤灰进行活化处理

将其制备成具有高活性的活化粉煤灰,,

为粉煤灰是具有一定潜在化学活性的火山灰质材料活性组分活性、

,

在一定条件卜其所含的大量铝硅酸盐玻璃体中的生成具有强度的胶凝物质,,,

可与

发生火山灰反应、

但由于粉煤灰。

球形玻璃相结构致密过机械磨细解聚、

,

可溶性

少

,

在通常条件卜活性较难释放其,

低等级粉煤灰尤甚

通,

,

可破坏粉煤灰表面致密的玻璃相结构,

使其原生晶格断键破坏产生缺陷发生火山灰反应,,

增大反应面积

加快反应速度瓦解、

提高粉煤灰的活性与质量等级、

加入复合化学激发剂可极有效地促使粉煤灰玻璃体网络

释放出内部可溶性,

,

直接与

生成

一

一

、

一,

一注

等水化产物在水热激发条件下反应被大大加速

产物增多

。

在上述高效复合活化技术作用下

湖北省教育厅重点科研项目

编号

,

襄樊市

年重点科技攻关项目

低等级粉煤灰的活化处理与应用技术研究

可极大地提高低等级粉煤灰的活性

,

使其用来制作绿色新型胶凝材料成为可能’

。

活化处理方法

钱觉时等认为粉煤灰一石灰一硫酸盐系统为激发粉煤灰活性的基本系统,

。

笔者对低等级粉煤灰活、

化的研究也证实了这一点干排灰可加适量水

。

其活化处理的基本方法为天。

将湿排粉煤灰与适量生石灰,

生石膏及激发剂等细度为、

混合均匀并陈化即成为活化粉煤灰、

,

再经烘干等热处理

然后加助磨剂磨细、

“

方孔筛筛余棍合后,

左右

该活化方法的机理是,

粉煤灰与石灰。

石膏

激发剂及水,

逐步生成水化硅酸钙

水化铝酸钙。

、

水化硫铝酸钙等水化产物

这些水化产物经热处理。

脱去

结

合水

,

成为无水硅酸盐矿物

,

再经物理活化一磨细后

其活性将比原状湿排灰提高数倍

上述结果可

用水泥化学的基本理论加以解释低等级粉煤灰的应用技术用低等级粉煤灰生产高强、

高掺量粉煤灰水泥,

我国水泥年产量已达能源并释放出大量的因此,

亿吨

连续多年居世界第一,、

。

由于生产硅酸盐水泥要消耗大量的矿物资源和。

等温室气体及其它有害气体,

我国水泥二止面临空前巨大的环境保护压力业,,

为了使我国水泥〔业走上优质、低耗,

高效与环境相容的可持续发展道路。

应充分利用粉煤灰这

一廉价宝贵的资源作水泥混合材

大力发展优质混合水泥,

尽量减少由于锻烧熟料对矿物资源的人量消

耗和温室气体的排放

使水泥这种最重要的建筑材料成为绿色材料大部分为低等级湿排灰,,,

但是,

,

由于我国粉煤灰中适,

作粉,

煤灰水泥混合材的优质干排灰较少

按照通常的使用方法其活性是很低的

致

使目前大部分粉煤灰水泥标号低的发展水泥。

强度发展缓慢,

不受施工单位欢迎

市场份额小,,

严重影响了该水泥

若采用高效复合活化技术对低等级粉煤灰天强度大幅度下降的缺点’

级灰等

进行预处理活化、

可制得高活性粉煤灰

胶凝材料用于生产粉煤灰水泥或复合水泥。

粉煤灰的活性得到快速,

充分的激发

克服了高掺量粉煤灰、

该技术的要点是

低等级粉煤灰经化学活化一,。

陈放

、

烘干等处理,

后

,

根据需要可加入适量磨细石灰石。

、

二乙醇胺及稻壳灰等

再经磨细即可制得用于配制粉煤灰水泥或级粉煤灰水泥或复合水泥粉煤灰一

复合水泥的高活性粉煤灰混合材的掺量可达,

用此活化粉煤灰可生产、

水泥的强度特别是早期强度有较大幅度的提高水泥成本可降低,

元

吨

。

粉

煤灰的活化处理投资小

主要设备为混合机

烘干机等阶

用低等级粉煤灰生产新型绿色墙体材料与地面材料

低等级粉煤灰经活化后可用来生产粉煤灰小型空心砌块新型绿色墙体材料与地面材料原材料。一

、

免烧粉煤灰空心砖

、

高强粉煤灰地面砖等、

卜以粉煤灰小型空心砌块为例说明其生产技术

要点面

。

粉煤灰胶凝材料骨料碎石碴瓜子石

为了节约优质灰及降低成本一般采用一般采用

,

级灰及灰渣混排灰,

。

级普通水泥或矿渣水泥另外根据需要可加入石灰、

、

石膏等

。

非承重砌块或砖采用炉渣,

膨胀珍珠岩碎砖渣等。

、

废塑料泡沫粒等轻质骨料

承重砌块或砖采用

即石米

、

钢渣

、

黄沙

、

生产工艺流程非承重砌块或砖护

原料粉煤灰

、

胶凝材料

、

骨料

、

激发剂及水等配比计量

搅拌

振压成型

养

检验

。

承重砌块或砖应用实例。

粉煤灰活化处理一原料配比计量,

搅拌

振压成型一养护巧

检验

。

襄樊市某新建粉煤灰免烧砖厂,

产品为、

非承重多孔空心砖,

,

采用

级

粉煤灰为主要原料

掺量为,

左右

,

骨料为碎砖渣,

废塑料泡沫粒

胶凝材料为水泥。

、

生石灰及磷石

膏等由于是非承重砖粉煤灰未经预活化处理只加激发剂进行化学活化研制的产品表观密度为

低等级粉煤灰的活化处理与应用技术研究

,

,

平均抗压强度为

,

生产线主要设备为搅拌机

、

砖成型机等

。

用低等级粉煤灰配制高掺量绿色高性能混凝土

用低等级粉煤灰配制绿色高性能混凝土的意义水泥混凝土是当代最大宗的人造资源因此、

程材料世界年用量己达,,

亿吨我国年用量约,

亿吨由于其对,。,

能源的需求和对环境的影响十分巨人

为了可持续发展

,

今后它将向着高性能与绿色化方向发展左右。

,

近儿年我国混凝土材料科学家吴中伟院士多次提出要在我国发展绿色高性能混凝土的强度低限应适当延伸至,,,

并,

倡导现阶段高性能棍凝土

以扩大高性能混凝土的应用范围,

迅速改变水泥混凝十愈来愈沦为不可持续发展的材料的可怕前景

绿色高性能混凝土,

的主要

特征是

更多地掺加以工业废渣为主的细掺料节约水泥熟料“。

更大地发挥混凝土的高性能优势,

减少

水泥和混凝土的用量人意义。

大力发展掺

业废渣的绿色高性能混凝土、。

使混凝土这种最大宗人造材料真正对我国以至全人类都有重

成为可持续发展的材料因此,

,

将会极大地减少矿物资源

能源的消耗及环境负荷

是混凝土的发展方向与未来

目前掺工业废渣细掺料的高性能

混凝土已在较高强度等级的混凝土工程中得到推广应用

,

但在一般

的土木建筑工程中应用很少业废渣细掺料于优质灰,

,

工程建设中用量较大的

等级左右的混凝土大部分仍未掺或仅掺少量工。

就整体而言级灰,

,

混凝土的绿色化程度还比较低,,

虽然粉煤灰这种排放量最大的工业废渣是,

配制高性能混凝土的主要活性掺合料、

也是发展绿色高性能混凝土的主要工业废渣细掺料其活性较低,

但目前仅限,

大部分低等级粉煤灰一。

不能直接用于配制,’‘

。

另外

目前粉。

煤灰混凝土中粉煤灰取代水泥量一般为近年来”,

,

并且其早期强度较低

当取代水泥量大于

时就会导

致混凝土强度特别是早期强度人幅度下降这些是笔者经研究发现,

未能大量推,。

、

混凝土绿色化程度低的主要原因

低等级粉煤灰经活化处理后

可用于配制高掺量中低强度等级粉煤灰混凝士

,这将为大量中低强度等级混凝土材料的绿色化开辟一条途经技术途经

用低等级粉煤灰配制高掺量绿色高性能混凝土的技术途经主要有以下几方面对粉煤灰进行活化处理级粉煤灰级灰

’】

采用加复合化学激发剂与机械磨细相结合的高效复合活化技术对低等,

进行活化处理

可制备成高活性的粉煤灰掺合料

。

掺入高效减水剂等外加剂灰与高效减水剂合用,

掺高效减水剂是目前配制高性能混凝土的必要技术手段之一粉煤,、

可充分发挥粉煤灰的火山灰效应。

微集料效应和颗料形态效应

,

提高混凝土的早

期强度与后期强度

,

提高粉煤灰的取代水泥率

掺复合活性掺合料泛的活性掺合料有粉煤灰、、

当粉煤灰取代水泥量大时、

如,

可采用复合掺合料、

。

目前使用最

“。

矿渣微粉,

硅粉、

、

沸石粉等,

,

其它还有稻壳灰

石灰石微粉

、

煤歼石粉等。

复合掺合料由多种活性掺合料组成取代水泥量可达一。

可优势互补

产生超叠加作用

使掺合料总的活性进一步提高

如,

粉煤灰一矿渣复合粉煤灰一沸石复合

粉煤灰一矿渣一石灰石粉复合等可得到较高活性的复合掺合料

笔者的最近研究表明

,

用经活化处理的低等级粉煤灰并掺入高效

减水剂可配制高掺量一

粉,

煤灰棍凝土性、

,

粉煤灰取代水泥率,

级混凝土可达到,。

一

,

级混凝土可达到,,

混凝土的和易性良好

一

抗压强度与基准混凝十相当,

强度等于或人于基准混凝土混凝土的抗渗

抗冻性及抗侵蚀性等耐久性得到较大幅度的提高。

这样可以大量节约水泥,

降低混凝土的成本,

,

改

善混凝土的施工性能及硬化混凝土的性能

有利于生产高质量的混凝土和发展绿色高性能混凝土。

在土

木建筑工程中具有广泛的用途粉磨站,

因此在粉煤灰综合利用领域寻找项目时

也可考虑投资兴建商品粉煤灰

把低等级粉煤灰加工成高活性粉煤灰这一高附加值产品

低等级粉煤灰的活化处理与应用技术研究

结论排放量最大的低等级粉煤灰级灰及等外灰经采用采用化学激发,、

水热激发与机械磨细相结合的、

三位一体的高效复合活化技术处理后。

其化学活性有较大提高

,

可用于生产高掺量粉煤灰水泥,

各种免

烧的高强新型绿色墙体材料与地面材料以及配制中低强度等级高掺量粉煤灰混凝土等十分广阔

其开发利用前景

参考文献〔王福元吴正严

粉煤灰利用手册

北京

中国电力出版社

,

〔朝勇幻都〔鄙朝勇肠【焉朝勇

李国栋李国栋

用湿排粉煤灰配制高强粉煤灰水泥的研究

粉煤灰综合利用混凝土,

,

用活化湿排粉煤灰初步研制高性能混凝土专用水泥

,

用活化低等级粉煤灰开发绿色新型胶凝材料的试验研究粉煤灰特性与粉煤灰混凝土王洪波

工业建筑

〔〕觉时钱蒋〔〕亚清〔〕朝勇都鄂〕朝勇【焉朝勇卜吴〔〕中伟〔邸朝勇川

北京

科学出版社

,

湿排粉煤灰的活化与应用用活化湿排粉煤灰配制

粉煤灰综合利用一

,

周俭清

高掺量粉煤灰水泥的研究

广东建材

,

粉煤灰小型空心砌块的生产与应用王建军

新型建筑材料混凝土与水泥制品,

用低等级粉煤灰研制新型绿色墙体材料

,

高性能混凝土

—年号

绿色混凝土

混凝土与水泥制品

用低等级粉煤灰高掺量配制,

级混凝土的研究,

新型建筑材料

,

作者简介地址

邹朝勇

男

,

月生教授主研方向

,

新型建筑材料与粉煤灰综合利用一

湖北襄樊市建华路

电话

一