煤泥矸石电厂粉煤灰在水泥生产中的应用.docxVIP

1煤泥矸石电厂粉煤灰与燃煤电厂粉煤灰指标对比

1.1形态外观对比

粉煤灰的结构是在煤粉燃烧和排出过程中形成的，不同电厂粉煤灰颗粒的矿物组成、粒径大小、形态各不相同。在显微镜下观察，粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体，混合体中这三者的比例随着煤燃烧所选用的技术及操作手法不同而不同。

对比煤泥矸石电厂灰与燃煤电厂灰外观，两种粉煤灰颜色均为灰色、无刺激性气味。通过显微镜观察发现（见图1），燃煤电厂粉煤灰主要是细小致密的球形玻璃微珠颗粒，而煤泥矸石电厂粉煤灰主要含有不规则玻璃体，不规则玻璃体包括疏松多孔、粒径较粗的蜂窝状玻璃体及细小的玻璃碎屑与玻璃碎屑黏聚体，圆珠状玻璃体较少。

图1煤泥矸石电厂灰与燃煤电厂灰显微镜观察

文献[1]介绍：不规则玻璃体通常与锅炉燃烧温度低、或煤粉在火焰中停留时间过短、或因煤的灰分熔点较高以致一些灰粒没有完全熔融有关。另外还存在少量的板状、柱状未熔矿物没能转变成玻璃体，仍保留原来的矿物学结构特征。

1.2化学指标对比

两种粉煤灰主要化学成分对比见表1。

表1两种粉煤灰主要化学成分对比

由表1可见，煤泥矸石电厂粉煤灰与燃煤电厂粉煤灰的烧失量均较低，氧化硅、氧化铝和氧化铁总量均占粉煤灰的85%以上，氧化钙含量均偏低，铵根离子和放射性均合格，化学成分指标基本一致。

1.3物理指标对比

两种粉煤灰物理性能指标对比见表2。

表2两种粉煤灰物理性能指标对比

由表2可知，煤泥矸石电厂粉煤灰细度较小，45μm方孔筛筛余较燃煤电厂粉煤灰偏低17.2%，密度偏大0.15g/cm3，比表面积偏高215m2/kg，需水量比偏高27.3%，强度活性指数偏高5.2%。通过检测粉煤灰颗粒分布，发现煤泥矸石电厂灰＜3μm颗粒分布偏高6.68%，3~32μm颗粒分布偏高13.45%。

粉煤灰需水量比主要受烧失量、细度、颗粒形状等因素影响。正常燃煤电厂的粉煤灰细度越细，需水量比越小，但煤泥矸石电厂的粉煤灰细度虽然很小，需水量却较大，这主要与粉煤灰的颗粒形状有关。正常燃煤电厂粉煤灰中玻璃体（主要成分是Al2O3和SiO2）占有较大的比例（50%~80%），玻璃体对于水的吸附力非常小，还具备非常好的保水力，可以使混凝土浆体中颗粒均匀分散，降低了颗粒之间的摩擦力，增大混凝土拌合物的流动性。而煤泥矸石电厂的粉煤灰疏松多孔的玻璃体含量和粗大的未燃碳含量偏多，这些不规则多孔玻璃体和碳颗粒表面粗糙，蓄水孔多，造成粉煤灰需水量增加。同时，由于细小致密的球形玻璃微珠少，粉煤灰在集料间的滚珠作用和润滑作用减弱，浆体达到相同流动性的需水量增加。

在活性方面，粉煤灰中铝硅玻璃体是主要活性部分，可以产生二次水化反应生成水化硅酸钙（C-S-H）、水化铝酸钙（C-A-H）填充于毛细孔隙内，增强了混凝土的强度。玻璃体在粉煤灰中的含量越多，则粉煤灰活性就越高。煤泥矸石电厂灰玻璃体含量虽然较燃煤电厂灰偏少，但其活性较燃煤电厂粉煤灰偏高5.2%，主要原因为煤泥矸石电厂灰中活性成分参与反应的表面积大，反应速度快，反应程度充分。

2煤泥矸石电厂粉煤灰对水泥性能的影响

为验证煤泥矸石电厂灰与燃煤电厂灰区别，同时为后续大磨使用提供参考依据，组织开展了小磨（SM500mm×500mm）对比试验。试验配比方案见表3，试验结果见表4。

表3P·O42.5水泥小磨试验配比%

表4小磨试验检测结果

由表4可见，随着煤泥矸石电厂灰使用量增加，P·O42.5水泥比表面积升高，3d、28d抗压强度增加3MPa以上，水泥标准稠度用水量上升1.5%，采用聚羧酸外加剂开展净浆流动度试验，水泥净浆初始流动度和1h后流动度明显下降，这与粉煤灰的物理性能指标验证结果一致。

3对实际生产中水泥磨指标的影响

因煤泥矸石电厂粉煤灰对水泥性能影响较大，公司尝试在实际生产中与燃煤电厂粉煤灰按1:4搭配入同一粉煤灰库使用，公司水泥磨为带辊压机的Φ4.2m×13m球磨机，使用一段时间后，进行了相关指标对比，见表5。

表5两种粉煤灰搭配使用前后对比

通过表5对比可以看出，搭配使用煤泥矸石电厂灰较单独使用燃煤电厂灰，水泥磨工序电耗下降1.43kWh/t，28d抗压强度上升2.0MPa，标准稠度用水量上升0.7%，同时在使用过程中发现，由于煤泥矸石电厂灰和燃煤电厂灰入同一个粉煤灰库，虽然在入库时尽可能保证均化效果，但因粉煤灰颗粒大小差异导致粉煤灰出现离析，造成水泥需水量波动较大，影响水泥稳定性。

4采取的调整措施

为保证粉煤灰稳定持续性地掺入，提高水泥使用稳定性，通过成本测算，公司增建了钢板仓，单独存放该粉煤灰，然后按4%的比例从磨尾掺入，经过选粉机与水泥混合，有效减少了水泥需水量的波动，使用后水泥后期抗压强度上升了2.0MPa，磨机工序