论粉煤灰应用材料生产的重要性

陈星赟

（新疆和静天山水泥有限责任公司，新疆 和静 841300）

在社会和经济发展过程中，水泥是工程项目中重要的建设材料。水泥生产需要大量的自然资源，而且许多资源为不可再生资源，若无法有效的控制不可再生能源的开采，会严重破坏生态平衡，同时水泥生产产生的物质会严重污染环境。在水泥生产中增加可利用资源的使用，降低水泥生产对环境造成的破坏，既要达到节能增产保护环境的目标，还能利用废弃物质减少对环境的污染。

一、粉煤灰的组成和物性

在煤粉锅炉净化烟道中，收集产生粉末作为粉煤灰。粉煤灰是一种表面光滑的玻璃体物质，每个粉煤灰颗粒直径会小到只有十微米[1]。

在燃烧炉内对煤粉进行燃烧，在温度上升到300-600℃范围内时，煤粉矿物质中的结晶水会蒸发消失，同时400-800%的硫铁矿会发生氧化反应，在燃烧炉内生成S、FeS以及SO2。当温度到达500℃时，会使煤粉内的氯化物挥发。当温度在600-1000℃范围内时，逐渐升高温度至1600℃时，煤粉内的会出现熔融状态，物质中的SiO物质包含在炉烟内，随后经过烟道将产生的灰渣排出到炉外，在炉底会生成多孔块物质，该物质为周态渣。而将炉底熔融物质在水的淬炼作用下，生成致密状物质，该物质为液态渣。对烟道内的气体经过收尘器收集后，产生的粉状物质为煤灰。在炉内产生的液态和固态废渣中，每种物质所占比例各不相同，在液态渣中液态渣占比为30-40%，粉煤灰占比为60-70%；在固态渣中固态渣占15%，粉煤灰占85%。

以粘土矿物为主的组成的矿物质为煤灰，煤灰中含量占比较高的两种物质，分别为SiO2和Al2O3，通常会高达50-80%。煤灰在燃烧过程中熔点的变化，是受到物质中的化学成分影响较大，若SiO2从45%上升到60%，熔点会降低；若Al2O3含量超过30%，熔点会上升到1300℃以上，而含量超过40%时，熔点会上升到1500℃以上。若煤灰中Fe2O3、CaO以及M90含量增加时，会使煤灰的熔点下降。煤粉燃烧生成的物质，是组成粉煤灰的主要成分，但是在燃烧过程中不同的煤质、锅炉形式、收尘方式以及燃烧等，都会对粉煤灰成分组成产生较大的影响。

二、粉煤灰在水泥工业中的应用

（一）用作生产水泥的原料

粘土是生产水泥主要原料，使用粉煤灰替代粘土作为水泥的生产原料，是利用粉煤灰中的化学成分与粘土相同，同时还能科学配比生产原料的组成。在水泥生产过程中，借助成分中的未燃尽的碳物质可以减少煤炭的消耗，高效的利用能源。作为粘土的替代物质，在水泥配料中粉煤灰的使用量，是受到原料燃烧、生产工艺等因素的影响而发生变化，但是变化会控制在5-10%范围内。将粉煤灰作为原料应用在水泥生产中，会呈现出以下三个优点：

1.采用粉煤灰配料

在某企业生产水泥过程中，采用粉煤灰配料方法，既能充分利用现有的资源进行生产，提升水泥质量的同时，还能满足水泥干法生产工艺的使用标准。粉煤灰在燃烧时会释放出SO、Na2O等有毒物质，采用粉煤灰配料可以减少有毒物质的产生，有利于环境保护。有毒物质的减少为增加水泥原料的选择性创造巨大的空间。

2.新型干法生产工艺

粉煤灰作为水泥配料的成分，可简化水泥生产流程，降低生产成本。在传统的水泥生产中粘土水分较高，将配料进行水泥生产时，配送过程会堵塞输送线和存储仓，将石灰石和粘土预混合后减少粘土中的水分。将粉煤灰加入到水泥配料中，可使用较小规模的均化场进行水泥生产，同时避免输送线和存储仓出现堵塞情况。在实际生产过程中粉煤灰的细度已经满足细度控制标准，可将粉煤灰直接送入生料选粉机内，不仅降低生产过程消耗的电量，还能减少磨机承受的负荷，使生产过程更加简化快捷。

3.采用粉煤灰配料

在水泥配料中使用粉煤灰，可以实现高产、低能耗的生产目标。经过国内外对粉煤灰的研究发现，使用粉煤灰作为水泥的配料，可有效提升物料的烧结性能，降低物料所需燃烧温度，实现增产超过8%的目标。粉煤灰作为水泥的配料主要物质，将生料所消耗的能耗进一步降低[2]。

（二）用作水泥生产的混合材

粉煤灰具有一定的活性功能，是一种火山灰质的混合材料，在水的作用下与石灰石会生成硅酸盐。粉煤灰可提升水泥的水化和硬化功能，作为水泥中的混合材料，加入粉煤灰在提升水泥产量和降低生产成本的同时，还能强化水泥具有的特殊性能。依据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1560-1991标准，在水泥中加入粉煤灰，应按照标准进行配比。

粉煤灰的技术指标，是以烧失量和抗压强度比为标准。若烧失量较高，此时粉煤灰中有较多的物质没有燃烧，提升标准稠度应增加水量，但是会降低水泥的强度，导致水泥的使用性能和耐久性无法满足使用要求。粉煤灰的活性是以抗压强度为标准，在水泥中加入粉煤灰可增强水泥的抗压性能。粉煤灰的级配指标与颗粒形状，会影响到粉煤灰的活性，若粉煤灰中含有较多的细小的玻璃体密实球，粉煤灰的活性在升高的同时，还能降低标准稠度需水量。在粉煤灰内含有较多的不规则多孔玻璃体，对标准稠度的水量需求较多，会降低粉煤灰的活性。在粉煤灰内含有大量的直径在5-45um的颗粒，粉煤灰的活性会增高，而颗粒直径超过80um，会使活性降低。

粉煤灰是水泥中重要的混合材料，在与水泥中其它物质掺合过程中，应根据熟料的质量、粉煤灰活性以及产品标号等确定掺合量。由于粉煤灰活性在早期处在较低的水平，水泥强度会在粉煤灰掺入量增加的同时会下降，尤其是粉煤灰的量超过整体量的30%时，水泥的强度会不断下降。粉煤灰作为细粉桩物质，可以对水泥进行有效的粉磨，减少水泥熟料中的细粉状颗粒物质，会影响到水泥的强度。在粉磨过程中应先进行一级粗磨，将熟料和石膏等物质与粉煤灰进行混合，有助于使粉磨的效率提升的同时，还能提高水泥生产质量[3]。

结束语：

综上所述，在水泥生产过程中粉煤灰质量，在电力工业生产技术作用下不断提升，使粉煤灰的细度提升的同时，还能降低烧失量。提升粉煤灰的质量，可以加快粉煤灰综合利用推广速度。水泥企业在发展过程中，应充分利用现有的资源、设备以及技术，对粉煤灰原料进行详细的分析，借助创新技术对水泥中粉煤灰配料成分进行合理化控制，有助于为企业创造更多经济效益，同时减少对环境的污染。