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（冶金行业）粉煤灰的矿物 组成 论文：粉煤灰矿物组成和加工利用研究 ·73·粉煤灰综合利用 FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION2001ＮＯ.2 专题综述 收稿日期者简介:钱觉时,男,1962年生,重庆大学建材系教授、博士生导师 粉煤灰的矿物组成(中) 钱觉时王智吴传明(重庆大学建材系) 摘要:首先分析玻璃体的结构特征,然后介绍有关粉煤灰中玻璃体变异特性的研究结果,最后 叙述粉煤灰中可能存在的玻璃体类型,且就粉煤灰中氧化物以玻璃体形式出现的顺序进行了 分析。 关键词:粉煤灰,矿物组成,玻璃体,改性剂 中图分类号:Ｏ741.2 文献标识码:Ａ 文章编号:1005-8249(2001)02-0037-05 煤燃烧达到 1600℃高温时其中绝大多数无机物熔化。尽管煤中含有几十种矿物,但主要 分为五大类,其它则很少,几乎痕量。这五大类矿物是:铝硅酸盐(粘土矿物) 、碳酸盐、硫酸 盐、氧化物和氯化物(或磷酸盐) 。只有硅在这样高的温度下其化学性质未发生大的变化,而 其它所有矿物都将发生分解。 粉煤灰的玻璃相首先是煤中的粘土矿物失水后形成的,冷却方式的不同又会产生不同类 型的玻璃相甚至晶体。随着反应的进壹步进行,物理性质相近的矿物成分也可能形成新的玻 璃相和晶相。在高温下,粉煤颗粒能发生壹系列物理化学变化,最为显著的是受表面张力作用 使表面能达到最小从而使粉煤颗粒变为球状。这些熔化的球状颗粒能在煤粉燃烧过程中产生 的CO 、CO 、SO 和水蒸气中漂浮,当这些颗粒离开火焰区域后将迅速移至温度较低的区域,然 2 2 后淬灭成固体玻璃相,淬灭的速度取决于这些颗粒的大小,大颗粒移动缓慢使得颗粒内部形 成晶相物质。尽管这些颗粒也可能发生爆裂,但壹般情况下都会以固态颗粒状离开火焰区然 后淬灭成中空壁厚的球状颗粒。 基于这些原因,不同粒径和密度的粉煤灰颗粒化学组成和矿物组成差别很大,小颗粒的 粉煤灰比大颗粒的粉煤灰有更多的玻璃相{能够测定、分析} 。由于CO 、CO 、SO 和水蒸气的 2 2 存在,在玻璃化过程中,粉煤灰颗粒可能和之发生二次反应从而使得硅酸盐产生聚合和解聚。 本文着重分析粉煤灰中的玻璃体特性 。 1 玻璃体结构 很多熔融液体急剧冷却形成固体时,原子不能达到晶体所需的有序程度,称为非晶状,玻 璃相是非晶态的特殊壹类。在硅和硅铝系统中,结构的无序可从三个影响因素来考虑: (1)由于迅速淬灭的无序; (2)由于网架的同晶形替换{?}的无序; (3)由于阳离子改性的无序。 (2)(3)属于俩种不同聚合类型。由于淬灭带来的无序能够 SiO 从熔融到冷却俩种形态来 2 解释,见图 1ａ、ｂ。 图 1 晶体二氧化硅(ａ) 、玻璃体二氧化硅(ｂ)和钠硅玻璃体二氧化硅(ｃ)的二维结构示 意图 纯SiO 缓慢冷却时结晶成方石英,在方石英的结构中,有规律的重复单元, SiO 四面体网 2 4 架为长程有序。纯 SiO 熔融后淬冷能形成玻璃相,这种玻璃相在通常温度下比较稳定,其中的 2 SiO 的长程有序不再存在,三维网架发生扭曲。假定 SiO 四面体只有局部的变化,这种玻璃相 2 2 仍保持短程有序,即具有相似的SiO 关系。研究这俩种形式的三维网架结构很有意义,壹种是 规则而另壹种是不规则的聚合体,但都是具有桥氧原子的连续结构。可是,大多数玻璃体都比 玻璃相的 SiO 更为复杂。这些玻璃态可能是由于硅和其它氧化物共熔而形成的,这些氧化物 2 能提供配位数通常为 3 或 4(如 Al ，Fe ，B 等)的元素，这些元素在氧的四面体聚合物结构中 能取代Si 原子,特别是碱金属或