粉煤灰陶粒的研究论文.docVIP

利用粉煤灰烧制陶粒的实验研究 曾天敏 杨桓（新疆建筑科学研究院，乌鲁木齐 830054） 摘要 利用哈密某电厂粉煤灰为主要原料，根据硅酸盐物理化学原理选择与粉煤灰适应的各种物相成分，满足SiO2-Al2O3-Cao-Fe2O3等主要成分在高温下形成共熔物，达到利用该电厂粉煤灰烧制粉煤灰陶粒目的的研究。找出烧制粉煤灰陶粒的参数（烧成温度、烧成时间、温度带），各项性能技术指标满足GB2838.81要求的粉煤灰陶粒，并进行中试生产，配制轻质陶粒混凝土，为今后新疆地区粉煤灰陶粒的生产及利用提供实验依据。 关键词 粉煤灰陶粒； 参数； 实验依据 0粉煤灰陶粒的历史和现状 烧结粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺加少量的粘结剂（黏土、页岩、塑化剂等）和固体燃料（煤粉、木屑等），经混合、成球、高温焙烧（1100~1300℃ 我国也是利用粉煤灰生产陶粒最早的国家之一，技术成熟，并得到一定程度的推广，但我国的陶粒生产技术总体水平还处于落后地位，主要表现在以下几点： 1、生产能耗高，生产成本高，从而限制了粉煤灰陶粒技术的发展； 2、规模小，至今我国没有几家大型生产粉煤灰陶粒的企业，因而粉煤灰利用率很低； 3、粉煤灰陶粒的应用不完全配套，限制了粉煤灰陶粒的生产。 4、政策不配套，在本世纪初以前都是对天然集料的开采和利用无限制性法规，制约了粉煤灰利用技术的发展。 在新疆，大部分电厂仍然采用火力发电，每年产生大量的粉煤灰，由于没有得到充分利用，造成了大量的资源浪费，同时还污染了环境。目前新疆还没有利用粉煤灰烧制陶粒的生产厂家，大部分陶粒生产厂家还是以粘土或页岩为原料。大量的粉煤灰（除一部分用于水泥制品、加气混凝土、混凝土外加剂外）排放在露天灰场，造成环境污染和资源浪费，这些除政策和经济等原因外，主要是没得到很好的技术支持，因为利用粉煤灰烧制陶粒，原材料影响很大，必须根据当地的材料特点研究其烧成配方、工艺、设备等技术参数，才能应用于生产实际，并推广应用，使新疆的粉煤灰变废为宝，把污染源变为造福于人类的资源。 1 粉煤灰陶粒的烧成原理初步探讨 烧结粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺加少量的粘结剂（黏土、页岩、塑化剂等）和固体燃料（煤粉、木屑等），经混合、成球、高温焙烧（1100~1300℃）而制得的一种性能较好的人造轻骨料。它是一个物理化学相平衡和热力学化学反应过程。根据各原材料的化学组成，调配混合物内的各种矿物（SiO2、Al2O3、Cao、Fe2O3等）的含量，使之在一定温度下、一定时间内发生氧化—还原反应得到粉煤灰陶粒。在高温炉中，混合物首先在富铁区发生熔融，形成液相，当升高到一定温度（略低于陶粒烧成温度时），SiO2、Al2O3、Cao、Fe2O3形成液态熔融的硅酸盐化合物，内部发生氧化反应，生成气体，在陶粒内形成微小、密闭的气孔，使颗粒产生膨胀；颗粒表面发生还原反应，形成陶粒坚硬的外壳。在陶粒烧成温度上烧制一段时间（约5~15分钟），经过急冷处理 2实验部分 2.1 粉煤灰 1、细度，45μm筛筛余量小于45%，20μm筛筛余量小于85%； 2、粉煤灰中无块状物及杂草等； 3、化学成分，粉煤灰是生产粉煤灰陶粒的主要原料，约占含料总量的80%左右。对化学成分一般不受严格限制。下表是哈密某电厂粉煤灰的化学分析。（表一） 表一 粉煤灰化学成分 成分 烧失量 二氧化硅 三氧化二铝 三氧化二铁 氧化钙 氧化镁 碱度 含量% 1.20 53.42 19.11 9.39 11.72 2.24 2.08 2.2 粘结剂 我国生产的粉煤灰陶粒大多采用粘土作为粘结剂，掺量随粘土的品种和质量及粉煤灰的细度有关。哈密电厂的粉煤灰自身成球性很差，为了便于粉煤灰成球，并能满足其焙烧要求，研究中加入了粘土，以改善混合料的塑性，提高生料的机械强度和热稳定性。在本次研究中，我们采用了当地的粘土。从实验结果可以看出（10~12#），在粉煤灰不变的情况下，随着粘土掺量增大，陶粒质量有所改观，考虑到本研究主要是利用粉煤灰烧制陶粒，因此，粘土掺量在适当范围即可。它的矿物组成主要是石英、高岭石。其化学分析见表2。表二 粘土化学成分 成分 烧失量 二氧化硅 三氧化二铝 三氧化二铁 氧化钙 氧化镁 三氧化硫 含量% 10.23 53.48 15.54 6.49 7.77 3.9 0.65 2.3 固体燃料 在本次实验中，选用的是无烟煤。无烟煤在实验中不但是起助燃作用，而且产生气体，在陶粒内部形成气孔，使陶粒膨胀，从而达到陶粒轻质的目的。实验表明（13#~17#），固体燃料掺量太少或太多时均达不到理想结果，不是烧不成就是出现过烧现象。本次所用的无烟煤分析见表3。 表三固体燃料（无烟煤物化性能） 产地 灰份% 挥发份% 固定碳% 新疆哈密煤矿 22.07 10.76 67.1