粉煤灰作為現(xiàn)代混凝土膠結(jié)材料中不可缺少的材料之一,市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng),導(dǎo)致大量以次充好的粉煤灰流入市場(chǎng)。隨著生產(chǎn)工藝的改變,粉煤灰的種類日益增多,且摻和料本身性質(zhì)也發(fā)生了一定的變化,對(duì)混凝土性能產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于供應(yīng)火電廠粉煤灰種類的增加和性質(zhì)的變化,有關(guān)的基礎(chǔ)研究卻相對(duì)薄弱,缺乏指導(dǎo)性研究成果。(1)針對(duì)供應(yīng)火電廠粉煤灰生產(chǎn)工藝的改變及其性質(zhì)的變化,應(yīng)加快研究的步伐,推出具有指導(dǎo)性意義的研究成果(2)針對(duì)現(xiàn)有粉煤灰種類的多樣性,積極尋求新的檢測(cè)方法,制定新的技術(shù)規(guī)范及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。(3)針對(duì)粉煤灰市場(chǎng)的供需量,探索新的可替代材料。
2000 年山西省火電裝機(jī)容量為1 290 萬(wàn)kW,至2013 年增長(zhǎng)了3 倍,達(dá)到5 202 萬(wàn)kw。全省發(fā)電量由2000 年的620 億kw 增長(zhǎng)到2013 年的2527 億kw 粉煤灰也由2000 年的805 萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2013 年的4799 萬(wàn)噸(約占全國(guó)供應(yīng)火電廠粉煤灰總產(chǎn)生量的8.4 %)。由于燃煤品質(zhì)下降以及低熱值煤發(fā)電項(xiàng)目的逐步實(shí)施,燃料發(fā)熱量低,灰分普遍提高,供應(yīng)火電廠粉煤灰產(chǎn)生量年增長(zhǎng)速度較發(fā)電量增長(zhǎng)速度快。
利用粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚的技術(shù)關(guān)鍵除原材料的品種、性能外,還在于:①粉煤灰與粘土、頁(yè)巖的混合均勻程度,如何使粉煤灰在粘土、頁(yè)巖中混合分布均勻;②與所要生產(chǎn)磚的規(guī)格、品種相適應(yīng)的擠出成型的工藝參數(shù)及擠出機(jī)性能;③成型坯體的密實(shí)度;④相應(yīng)的干燥、燒成及碼、搬運(yùn)技術(shù)水平,在這4方面,我國(guó)在技術(shù)上還未成熟,仍需進(jìn)一步研究開發(fā)和探索。從南京、鞍山、秦皇島引進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)及裝備所建設(shè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)運(yùn)作情況看也說(shuō)明了這一問(wèn)題。在這些生產(chǎn)線引進(jìn)合同中都規(guī)定了粉煤灰重量摻入比例為50%,甚至更高,但經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐均沒有達(dá)到。
在粉磨水泥時(shí),為改善水泥工作性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)、增加水泥產(chǎn)量等而摻入的人工或天然的礦物材料,稱為水泥混合材。目前,水泥企業(yè)所用的混合材主要是工業(yè)廢渣。按其性能不同,通常分為活性和非活性混合材兩大類,其中前者用量較大。物理激活也稱機(jī)械激活,對(duì)供應(yīng)火電廠粉煤灰、礦渣、煤矸石等具有很好的處理效果。超細(xì)粉磨可以使粉煤灰顆粒粒徑變小,比表面積增加,有效填充于水泥硬化漿體的孔隙,起到密實(shí)增強(qiáng)的作用。同時(shí),超細(xì)顆粒表面出現(xiàn)錯(cuò)位、點(diǎn)缺陷和結(jié)構(gòu)缺陷,表面自由能增加,活性提高。在水泥水化過(guò)程中超細(xì)粉煤灰會(huì)與水泥初期水化生成的氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應(yīng),不但有助于提高水泥后期強(qiáng)度,而且降低體系堿度,改善耐久性。火電廠粉煤灰批發(fā)供應(yīng)商超細(xì)粉粒徑比水泥粒徑小很多,其密實(shí)填充效應(yīng)將水泥空隙中的水置換出來(lái),抵消了比表面積高而增加的濕潤(rùn)水部分,所以摻加超細(xì)粉會(huì)不提高而是減少水泥需水量。另超細(xì)粉顏色較深能改善水泥顏色,增強(qiáng)水泥和減水劑的適應(yīng)性。
粉煤灰的燃燒過(guò)程:煤粉在爐膛中呈懸浮狀態(tài)燃燒,燃煤中的絕大部分可燃物都能在爐內(nèi)燒盡,而煤粉中的不燃物(主要為灰分)大量混雜在高溫?zé)煔庵小?a href="/tag/%E4%BE%9B%E5%BA%94" target="_blank">供應(yīng)火電廠粉煤灰這些不燃物因受到高溫作用而部分熔融。供應(yīng)火電廠粉煤灰同時(shí)由于其表面張力的作用,形成大量細(xì)小的球形顆粒。
燒結(jié)粉煤灰陶粒是一種性能很好的輕骨料,它可用于橋梁、建筑承重構(gòu)件、框架結(jié)構(gòu)用混凝土等,在有條件的地方應(yīng)大力發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外都已成熟。我國(guó)天津硅酸鹽制品廠的燒結(jié)粉煤灰陶粒,英國(guó)與荷蘭的“萊泰克”燒結(jié)粉煤灰陶粒皆屬此類。因“萊泰克”技術(shù)對(duì)所用粉煤灰性能要求比較高,其粉煤灰中小于45 μ的顆粒含量要求高于55 %,此時(shí)在造粒成球過(guò)程中不需加入任何粘結(jié)劑,如粘土。只是在粉煤灰中含碳不足時(shí),添加不超過(guò)5 %的煤粉。我國(guó)的粉煤灰極少能滿足這些要求,若經(jīng)過(guò)分選也有可能滿足。一般在生產(chǎn)時(shí)需加入一定數(shù)量的粘土(或膨潤(rùn)土)做粘結(jié)劑。但增加一種原料,就要增加一個(gè)系統(tǒng),并相應(yīng)增加投資。目前在工藝上用燒結(jié)機(jī)焙燒比較成功。因?yàn)橥ㄟ^(guò)成球盤成型的粉煤灰顆粒,靜置于燒結(jié)機(jī)上,在整個(gè)過(guò)程中成型的顆粒不滾動(dòng)隨燒結(jié)機(jī)履帶移動(dòng)而經(jīng)過(guò)預(yù)熱燒成、冷卻最終燒成有相當(dāng)強(qiáng)度的輕骨料。現(xiàn)在用回轉(zhuǎn)窯燒成的不多,因回轉(zhuǎn)窯燒成其料粒要在轉(zhuǎn)動(dòng)的窯體內(nèi)滾動(dòng),如料粒沒有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度,在滾動(dòng)中將破碎并產(chǎn)生大量粉塵。不過(guò)國(guó)內(nèi)一些研究者,正在探索用回轉(zhuǎn)窯燒制粉煤灰陶粒的工藝。