粉煤灰化学活性.doc

粉煤灰的化学活性及激活方法 摘要：粉煤灰是一种对环境产生严重污染的工业固体废弃物，但粉煤灰中含有大量以活性氧化物sio2和al2o3为主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是制备水处理絮凝剂（化学活性）的好原料。化学活性是指其中的可溶性sio2、al2o3等成分在常温下与水和石灰缓缓反应，生成不溶、稳定的硅铝酸钙盐的性质，也称火山灰活性。需要说明的是，有些粉煤灰本身含有足量的游离石灰，无须再加石灰就可和水显示该化学活性。本文主要介绍了粉煤灰的化学活性激活的三种方法，其中对于目前使用最广泛的碱性激发法做了重点介绍。 关键词：粉煤灰、化学活性、火山灰活性、激活 正文： 粉煤灰化学活性的决定因素是其伭瞄玻璃体含量、玻璃体中可溶性的sio2、al2o3唫量及玻璃体解聚能力。决定粉煤灰潜在化学活性的因素是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性sio2、al2o3含量及玻璃体解聚能力。由此可知要提高粉煤灰的早期活性,必须破坏表面≡si-o-si≡o和≡si-o-al≡网络构成双层保护层,使[sio4]、[alo4]四面体形成的三维连续的高聚体变成单体或双聚体等活性物。为下一步反应生成c-s-h,c-a-h等胶凝物提供活性分子粉煤灰的活性是粉煤灰颗粒大小、形态、玻璃化程度及其组成瞄翼合反映，也是其应用价值大小的一个重要参数。 粉煤灰的活性大小不是一成不变的，它可以通过人工手段激活。常用的方法有如下三种： 1 机械磨碎法 机械磨碎对提高粉煤灰的活性非常有效。通过细磨，一方面粉碎粗大多孔的玻璃体，解除玻璃颗粒粘结，改良表明特性，减少配合料在混合过程的摩擦，改善集料级配，提高物理活性（如颗粒效应、微集料效应）；另一方面，粗大玻璃体尤其是多孔和颗粒粘结的破坏，破坏了玻璃体表面坚固的保护膜，使内部可溶性的sio2、al2o3溶出，断键增多，比表面积增大，反应接触面增加，活化分子增加，粉煤灰早期化学活性提高。 2水热合成法 粉煤灰是在高温流态化条件产生的，其传质过程异常迅速，在很短的时间（约2～3s）内被加热至1100～1300℃或更高温度，在表面张力作用下收缩成球形液滴，结构迅速变化，同时相互粘结成较大颗粒，在收集过程又由于迅速冷却，液相来不及结晶而保持无定形态，这种保持高温液相结构排列方式的介稳结构，内能结构处于近程有序，远程无序，常温下对水很稳定，不能被溶解（无定型态sio2是可溶的）。但在水热条件下，无规则网络被激活，水就可以直接破坏、网络结构，并随温度升高，破坏作用强。水热合成后，网络硅铝变成活性硅铝溶于水中。 3碱性激发法 碱类物质对硅酸盐玻璃网络具有直接的破坏作用，所以碱溶液对粉煤灰具有最强的作用，即碱性激发。 粉煤灰中的玻璃质颗粒表面光滑致密，si一o、ai一o键牢固连接成网络结构，要激活粉煤灰必须先破坏si一0、al一o键，在表面形成一定数量的缺陷，与其它材料共同进行水化反应，形成强度结构，这就是化学激活法的主要原理。碱对粉煤灰的激活是直接而有效的，但如单加na0h，水化后并不产生强度，虽然玻璃体结构解体了，但并没有生成胶凝性的水化产物。而如果以ca(oh) 2作为粉煤灰的碱性激发剂，在蒸养条件下则可产生强度，原因有三: a)oh一使粉煤灰玻璃体中的si一o、al一o键断裂，提高了玻璃体的活性，促进水化反应，并加快了水化速度; b)ca2+参与了粉煤灰的火山灰反应，生成具有胶凝性的水化产物，如水化硅酸钙、水化铝酸钙。 c)促使水化产物转化形成更稳定、具有高强度的水化产物。正是由于ca(oh) 2同时具有以上三种作用，才被广泛用来作为粉煤灰硅酸盐的碱性激发剂。 下面略述几种体系激发粉煤灰火山灰活性的机理。 3.1粉煤灰一石灰一石膏体系 在蒸养条件下，粉煤灰中活性si02与石灰提供的ca(oh) 2反应生成csh凝胶，称为石成性激发。活性a12o3与ca(oh) 2反应生成cah，在石膏中caso4存在情况下，生成钙钒石3cao、a122o3、3caso4、32h20;当caso2不足时生成单硫型水化硫铝酸钙3cao、a12o3、caso4、12h2o，称为硫酸盐激发，但其只有在石成性激发的基础上才能起作用，因而硫酸盐起间接激发作用。 3.2粉煤灰一石灰一水泥体系 在高温高压下粉煤灰硅酸盐制品的水化反应大为加强，粉煤灰中氧化物的溶解度也有较大提高，高温高压的水在sio2以及硅酸盐物质表面相遇时，即与si反应，使02一变成oh一，进而导致si一0四面全结构的键松驰，继之反应向深部发展，使整个si一0四面体晶体结构发生紊乱，因而促进了晶体结构的转移和新的水化物的形成。在这种养护条件下生成的水化物种类较多，主要是托勃莫来石、硬硅钙石及2一c2sh和c3sh等，其中大部分矿物是结晶完整、在大气中较稳定的化合物。 3.3粉煤灰一水泥熟料一石膏体系