火力发电产生的高钙粉煤灰的改性研究

阚丽虹 张贞强 刘国强

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730000）

我国是一个产煤大国，以煤炭为电力生产的主要原料，火力发电还占据很大市场，虽然其他能源快速发展，但是在短期内火力发电还在持续。用煤来发电，每发1KW·h的电，需要标准煤约300g产生粉煤灰约100g。粉煤灰是火力发电的主要产物，每消耗4t煤就会产生1t左右的粉煤灰[6]。粉煤灰中的有害物质不可避免的污染了电厂周围的土壤、空气和水，威胁电厂附近居住的居民的身体健康。它是火力发电的主要污染源，我们的研究就是把粉煤灰变成一种再生资源，然后回收在利用，解决了可持续发展中资源回收利用的问题。

本文以某电厂的粉煤灰为研究对象，该厂用来燃烧煤的是循环流化床锅炉，燃烧温度在800～900℃所产生的粉煤灰含钙量较高。粉煤灰按照含钙量的高低可以分为高钙灰（含钙量大于10%）和低钙灰（含钙量小于10%），根据本厂送来的样品，氧化钙的含量大于22.58%，游离氧化钙的含量为12.43%，所以属于高钙粉煤灰。这种粉煤灰如果不经过处理，就不能利用，因为无论是水泥还是混凝土里用的粉煤灰，游离氧化钙的含量都要小于1.5%，因为游离氧化钙是影响水泥或混凝提安定性的主要因素。因此，经过查阅资料和小组讨论，制定的方案是先粉磨，再加水消减这种粉煤灰中的游离氧化钙。在游离氧化钙达标的情况下，在研究粉煤灰的活性和改性利用。

1 先加水再粉磨

加水量在10%，15%，20%，25%，30%，加水以后陈化时间0d，1d，3d，5d，7d，然后粉磨，粉磨时间分为10分钟，20分钟，30分钟；这种方案，游离氧化钙的含量有所降低，但是不明显。其中游离氧化钙的测定方法是乙二醇法，氢氧化钙的测定方法是热重法。经小组分析是样品在出循环流化床以后经过堆放，也向粉煤灰上加过水，所以，这种方案效果不佳。

2 先将样品进行粉磨

粉磨时间对粉煤灰中游离氧化钙的影响，经过实验得出，粉磨时间越长，粉煤灰细度越大，游离氧化钙暴露得越多，就是游离氧化钙的含量越高，再利用粉煤灰时，在加一定量的水，对降低高钙灰中的游离氧化钙是有利的，但是具体能降低多少，还需要进一步的研究。

3 粉磨时间相同，粉磨后加不同的水

随着加水量的增加，游离氧化钙的消减速度不断增加，特别是在第一天，消减最快。随着陈华时间的加长，游离氧化钙的消减越来越慢，呈下降的趋势，到底七天的时候几乎没有太多的变化。加水量越少，游离氧化钙的消减过程进行得越慢；当加水量较多时，游离氧化钙的消减速度明显加快[3]。

粉磨后的高钙灰中加水，高钙灰中的氧化钙和水反应生成大量的Ca（OH）2，加水量较少时，消减初期，只有少量的Ca（OH）2晶体生成，形状也不完整；随着水量的增加，Ca（OH）2晶体不断的长大，形状更加完整，数量也在不断增多，形状呈六方板状结构，Ca（OH）2晶体棱边清晰锐利，覆盖在粉煤灰颗粒的表面。

下图是不同加水量，不同陈化时间，高钙灰中游离氧化钙的含量：

图1 不同加水量条件下，游离钙含量

4 相同的加水量，不同的粉磨时间，高钙灰中游离氧化钙的消减情况

首先，粉磨高钙灰要达到粉煤灰细度的要求，细度（0.045mm 方孔筛余量%）≤45%（三级粉煤灰），经过实验，粉磨时间在20分钟就能达到这个标准。在达到标准后，分别粉磨20分钟、25分钟、30分钟，探究游离氧化钙的消减情况，得出在早期，游离氧化钙的消减速度有所增加，但是没有加不同的水量那么快，在后期随着时间的延长，f-CaO的就减少非常有限，超过临界粉磨时间30分钟后，f-CaO的消减反而变慢了[2]。如果在实际生产中，粉磨时间长，电耗也增加了，反而成本增加了。

如下是相同的加水量，不同粉磨时间高钙灰中f-CaO的含量：

图2 不同粉磨时间条件下，游离钙含量

5 最佳粉磨时间、最佳掺水量条件下，再加少量分散剂

分散剂对高钙灰中的f-CaO的消减有一定的促进作用。消减6个小时以后，高钙灰中的游离氧化钙含量就降低到10%以下，消减了65%左右，24小时以后，游离氧化钙的含量明显降低，，之后，高钙灰中的游离氧化钙下降的速度变得缓慢，但是还是比不加分散剂时，高钙灰中的游离氧化钙含量要低得多。这充分说明加入分散剂有利于游离氧化钙的消减，同时加入分散剂，在消减过程中水在高钙灰中分布更均匀，和高钙灰的接触更充分，所以高钙灰中的游离氧化钙消减得更完全。

图3是最佳粉磨时间、最佳掺水量，加入分散剂后游离氧化钙的含量。

图3 是否掺加分散剂条件下，游离钙含量

6 结果与讨论

1）先加水后粉磨对高钙灰的消减意义不大，效果不明显，建议不采用。

2）细度越大，高钙灰中的游离氧化钙含量越高；

3）粉磨时间相同，水的掺量越大，游离氧化钙的消减越快，特别是在消减的初期。

4）相同的加水量，不同粉磨时间，高钙灰中f-CaO的消减没有上面的情况那么理想。

5）加入分散剂，可以促进高钙灰中f-CaO的消减。

6）高钙灰具有减水效果好，自身有一定水硬性，掺加到混凝土中，早期抗压强度高于普通粉煤灰混凝土，有一定的利用价值。

福建省科技厅厅长陈秋立率团访问总院

5月29日，福建省科学技术厅厅党组书记、厅长陈秋立率考察团访问中国建材总院。中国建材集团总工程师、中国建材总院院长姚燕热情接待了福建省科技厅考察团一行。

姚燕对陈秋立一行的到访表示欢迎，并陪同参观了光纤面板生产基地、绿色建筑材料国家重点实验室、国检集团大楼和总院展室，详细介绍了中国建材总院科技创新、产品研发、产学研结合、检验认证等领域取得的成果。

陈秋立表示，福建省正处在“大招商”、“科技大对接”背景下，希望借助中国建材总院的科研实力，通过建立分支机构协同发展，为福建省产业转型升级注入创新活力。姚燕介绍了总院枣庄基地的建设模式，提出依托当地技术为主的单位，采用共建模式进行技术对接的设想。随后，双方就科技协作、检验认证等合作事宜展开了深入交流。

北京市科委合作处陈铭培；福建省科技厅办公室主任郑志锋，创新办主任郑群力，福州市科技局局长任义文，龙岩市科技局局长阮满昌，龙岩市科技局科长李栋渊及福建省相关企业代表；总院总法律顾问、院长助理王海龙，科技发展部部长张忠伦，水泥新材院院长文寨军，国检集团副总经理陈璐，科技发展部部长助理李桂金，科技发展部科研主管魏丽颖陪同调研。