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经 理 手 机 号 码 ： 1 8 6 3 6 5 8 9 0 9 6 电 话 号 码 ： 4 0 0 0 3 5 5 6 8 1 公 司 地 址 ： 山 西 省 长 治 市 潞 城 区 泽 康 路 G 2 0 7 山 西 嬴 信 科 技 有 限 公 司 联 系 人 ： 手 机 ： 内 容 ： 提 交 版 权 所 有   山 西 嬴 信 科 技 有 限 公 司   晋 I C P 备 1 9 0 0 3 3 0 0 号     1 引 言 粉 煤 灰 开 发 利 用 是 固 体 废 弃 物 处 理 的 一 个 主 要 方 面 ， 开 发 利 用 好 粉 煤 灰 ， 不 仅 能 够 有 效 解 决 环 境 污 染 问 题 ， 而 且 还 能 变 废 为 宝 。 我 国 粉 煤 灰 排 放 量 超 过 1 亿 t / 年 ， 占 地 面 积 约 2 . 6 万 公 顷 ， 而 且 随 着 火 电 建 设 的 高 速 发 展 ， 粉 煤 灰 排 放 量 将 逐 年 增 加 。 我 国 粉 煤 场 ， 不 仅 占 用 大 量 土 地 ， 而 且 对 周 边 环 境 造 成 严 重 威 胁 。 [ 1 ] 目 前 ， 粉 煤 灰 的 综 合 利 用 主 要 集 中 在 高 掺 量 粉 煤 灰 烧 结 砖 及 建 筑 砌 块 、 用 作 掺 合 料 生 产 粉 煤 灰 水 泥 和 混 凝 土 、 在 工 程 回 填 中 作 填 料 、 生 产 漂 珠 及 用 作 土 壤 改 良 、 在 砂 浆 中 代 替 部 分 水 泥 等 。 如 何 使 粉 煤 灰 的 火 山 灰 活 性 被 激 发 出 来 ， 提 高 粉 煤 灰 在 建 材 中 的 利 用 率 ， 并 且 获 得 由 较 好 的 早 期 强 度 的 混 凝 土 就 成 了 目 前 面 临 的 问 题 。 2 机 械 粉 磨 活 化 2 . 1 活 化 机 理 粉 磨 使 粉 煤 灰 的 颗 粒 细 化 ， 破 坏 了 阻 碍 粉 煤 灰 火 山 灰 效 应 的 颗 粒 表 层 坚 硬 密 实 的 玻 璃 质 外 壳 ， 增 加 参 与 火 山 灰 效 应 的 表 面 ， 有 利 于 C a 2 + 离 子 渗 透 和 玻 璃 体 中 硅 、 铝 的 溶 解 。 从 微 观 角 度 讲 ， 粉 磨 能 促 使 粉 煤 灰 颗 粒 原 生 晶 格 发 生 畸 形 、 破 坏 ， 切 断 网 络 中 S i O 键 和 A l O 键 , 生 成 活 性 高 的 原 子 基 团 和 带 电 荷 的 断 面 ， 提 高 结 构 不 规 则 和 缺 陷 程 度 , 反 应 活 性 增 大 。 从 能 量 角 度 讲 ， 粉 磨 能 提 高 粉 煤 灰 颗 粒 的 化 学 能 ， 增 加 其 化 学 不 稳 定 性 ， 使 活 性 增 加 。 [ 2 ] 2 . 2 助 磨 剂 粉 磨 过 程 是 能 耗 高 的 环 节 ， 能 量 利 用 率 又 极 低 ， 只 有 很 少 一 部 分 被 用 于 增 加 物 料 的 比 表 面 积 。 为 了 提 高 粉 磨 效 率 , 可 以 在 粉 磨 过 程 中 添 加 化 学 药 剂 ,   因 新 生 颗 粒 表 面 存 在 电 价 不 平 衡 ， 硅 氧 负 离 子 容 易 与 空 气 中 的 水 提 供 的 氢 离 子 结 合 ， 并 通 过 氢 键 的 生 成 而 发 生 颗 粒 粘 连 ， 而 表 面 活 性 剂 含 有 亲 水 和 亲 油 基 团 ， 当 它 和 新 生 颗 粒 表 面 接 触 时 ， 亲 水 基 团 吸 附 在 颗 粒 表 面 ， 疏 水 基 团 向 外 ， 就 能 阻 碍 颗 粒 之 间 的 吸 附 ， 表 现 出 一 定 的 助 磨 效 果 [ 3 ] 。 采 用 加 入 助 磨 剂 和 不 加 助 磨 剂 粉 磨 的 方 法 对 粉 煤 灰 性 能 做 对 比 试 验 ， 试 验 中 加 入 以 二 甘 醇 、 三 乙 醇 胺 等 为 成 份 的 复 合 助 磨 剂 。 图 1 、 图 2 、 图 3 为 粉 煤 灰 原 灰 、 经 过 粉 磨 （ 未 加 助 磨 剂 ） 的 粉 煤 灰 及 加 助 磨 剂 粉 磨 后 水 化 X R D 图 。 图 中 可 以 看 出 ， 经 过 粉 磨 的 粉 煤 灰 的 S i O 2 的 强 度 明 显 低 于 粉 煤 灰 原 灰 ， 表 明 经 过 粉 磨 的 粉 煤 灰 已 得 到 活 化 。 由 图 2 的 X R D 可 以 看 出 图 中 出 现 了 水 化 硅 酸 钙 、 钙 矾 石 、 水 化 铝 酸 钙 等 活 化 产 物 ， 由 于 在 混 合 磨 细 的 过 程 中 未 掺 加 助 磨 剂 ， 所 以 物 料 无 论 从 细 度 还 是 从 均 匀 程 度 上 讲 都 不 甚 理 想 ， 所 以 导 致 在 后 期 的 水 化 过 程 中 其 活 性 没 有 被 充 分 的 激 发 出 来 ， 在 强 度 上 稍 低 。 图 3 的 X R D 可 看 出 图 中 出 现 了 钙 矾 石 、 水 化 铝 酸 钙 、 水 化 硅 酸 钙 、 石 灰 石 等 活 化 产 物 ， 在 本 样 品 中 ， 分 别 采 用 了 浮 选 法 除 碳 、 掺 加 助 磨 剂 的 混 合 磨 细 等 工 艺 ， 消 除 了 前 两 种 样 品 在 制 备 中 的 不 利 因 素 ， 汲 取 了 它 们 在 制 备 中 混 合 磨 细 和 浮 选 法 除 碳 对 物 料 的 细 度 和 均 匀 性 以 及 对 粉 煤 灰 中 残 碳 的 选 除 的 有 利 因 素 ， 所 以 其 活 性 比 较 充 分 的 被 激 发 出 来 ， 更 有 利 于 能 增 强 其 强 度 的 水 化 产 物 的 生 成 ， 其 强 度 也 较 前 一 种 试 样 为 大 。 图 4 和 图 5 分 别 为 不 同 倍 数 下 的 未 加 助 磨 剂 粉 磨 和 加 助 磨 剂 粉 磨 后 水 化 S E M 图 ， 从 图 4 中 可 以 看 出 在 低 放 大 倍 数 情 况 下 粉 煤 灰 得 到 活 化 ， 且 呈 珊 瑚 状 ， 粉 煤 灰 中 玻 璃 体 的 S i O 键 和 A l O 键 被 O H 破 坏 ， 可 以 看 到 在 颗 粒 表 面 被 大 量 的 水 化 产 物 所 覆 盖 ； 在 高 放 大 倍 数 下 可 以 进 一 步 看 到 水 化 产 物 的 形 貌 简 单 ， 只 有 少 量 的 水 化 产 物 结 晶 ， 而 样 品 的 结 晶 状 态 是 产 生 强 度 的 决 定 因 素 ， 所 以 决 定 了 该 样 品 的 抗 压 强 度 较 低 。 从 图 5 中 可 以 看 出 有 一 定 的 层 状 分 布 水 化 产 物 ， 这 些 层 装 分 布 的 水 化 产 物 是 粉 煤 灰 中 的 玻 璃 体 的 S i O 键 和 A l O 键 被 O H 破 坏 后 形 成 的 ， 同 时 还 有 一 些 的 片 层 状 物 质 ， 这 些 片 层 状 物 质 为 C a ( O H ) 2 ， 是 提 供 激 发 所 需 的 O H 的 主 要 物 质 ， 同 时 又 为 形 成 水 化 产 物 是 提 供 了 C a 2 + 使 试 样 的 强 度 得 到 提 高 。 并 且 从 试 样 的 S E M 图 可 以 很 明 显 的 看 出 试 样 中 的 粉 煤 灰 堆 积 较 密 ， 气 孔 率 较 小 ， 并 且 试 样 中 被 激 发 的 粉 煤 灰 占 到 了 相 当 大 的 比 例 。 3 化 学 激 发 常 用 的 粉 煤 灰 的 化 学 激 发 方 法 有 酸 激 发 、 碱 激 发 、 硫 酸 盐 激 发 、 氯 盐 激 发 和 晶 种 激 发 等 。 C a 2 + 是 形 成 胶 凝 性 水 化 物 的 必 要 条 件 ， 而 由 于 粉 煤 灰 与 水 泥 相 比 ， 粉 煤 灰 中 含 的 C a O 量 非 常 低 ， 所 以 在 所 有 的 激 发 方 法 中 ， 首 先 必 须 提 供 充 足 的 C a 2 +   [ 1 2 ] 。 3 . 1 酸 激 发 粉 煤 灰 的 酸 激 发 是 指 用 强 酸 与 粉 煤 灰 混 合 进 行 预 处 理 ， 然 后 陈 放 一 段 时 间 。 通 过 强 酸 对 粉 煤 灰 颗 粒 表 面 的 腐 蚀 作 用 ， 形 成 新 的 表 面 和 活 性 点 。 相 关 研 究 资 料 表 明 ， 在 S E M 下 可 以 看 到 ， 经 过 强 酸 处 理 过 的 粉 煤 灰 颗 粒 表 面 形 成 了 许 多 腐 蚀 坑 ， X R D 图 谱 也 表 明 ， 强 酸 处 理 后 的 粉 煤 灰 中 石 英 和 莫 来 石 衍 射 峰 都 有 明 显 的 下 降 。 采 用 3 4 m L 当 量 浓 度 0 . 5 M o l / L 的 硫 酸 处 理 粉 煤 灰 : 石 灰 : 石 膏 为 8 . 4 : 3 : 0 . 6 的 体 系 ， 可 以 将 其 7 d 强 度 由 1 8 M P a 提 高 到 2 2 M P a . 3 . 2 硫 酸 盐 激 发 常 见 的 硫 酸 盐 激 发 剂 有 芒 硝 和 石 膏 ( 包 括 二 水 石 膏 、 半 水 石 膏 、 硬 石 膏 和 煅 烧 石 膏 ) , N a 2 S O 4 的 激 发 效 果 优 于 C a S O 4 类 , 在 C a S O 4 类 激 发 剂 中 , 一 般 激 发 效 果 从 高 到 低 为 : 煅 烧 硬 石 膏 , 二 水 石 膏 , 半 水 石 膏 , 硬 石 膏 [ 3 ] 。 硫 酸 盐 对 粉 煤 灰 活 性 的 激 发 主 要 是 S O 4 2 在 C a 2 + 的 作 用 下 ， 与 溶 解 于 液 相 的 活 性 A 1 2 O 3 反 应 生 成 水 化 硫 铝 酸 钙 A F t ， 即 钙 矾 石 。 反 应 式 为 : 部 分 水 化 铝 酸 钙 也 可 与 石 膏 反 应 生 成 A F t : 王 智 等 [ 5 ] 人 则 认 为 , S O 4 2 也 能 置 换 出 C S H 凝 胶 中 小 部 分 的 S i O 4 4 ， 置 换 出 的 S i O 4 4 在 外 层 又 与 C a 2 + 作 用 生 成 C S H ， 促 使 水 化 反 应 进 行 。 而 S i O 4 4 的 存 在 又 促 进 活 性 A 1 2 O 3 的 溶 出 。 同 时 ， S O 4 2 还 可 以 吸 附 于 玻 璃 体 表 面 A 1 3 + 网 络 中 间 体 活 化 点 上 ， 发 生 作 用 ， 使 A l O 和 S i O 键 断 裂 。 而 且 S O 4 2 可 以 少 量 固 溶 于 C S H 凝 胶 或 被 其 吸 附 ， 从 而 改 变 C S H 的 透 水 性 ， 加 速 C S H 的 形 成 . 另 一 方 面 S O 4 2 生 成 的 C a S O 4 和 A F t 均 有 一 定 的 膨 胀 作 用 ， 可 以 填 补 水 化 空 间 的 空 隙 ， 使 浆 体 的 密 实 度 提 高 ， 起 到 补 偿 收 缩 的 作 用 。 3 . 3 碱 激 发 粉 煤 灰 主 要 成 分 是 酸 性 氧 化 物 ， 呈 弱 酸 性 ， 因 而 在 碱 性 环 境 中 其 活 性 容 易 被 激 发 。 粉 煤 灰 玻 璃 体 的 网 络 结 构 比 较 牢 固 ， 因 此 粉 煤 灰 活 性 激 发 的 关 键 是 如 何 使 S i O 和 A 1 O 键 断 裂 。 早 期 研 究 表 明 , S i O 和 A 1 O 的 断 裂 主 要 受 O H 浓 度 的 影 响 。 在 O H 的 作 用 下 ， 粉 煤 灰 颗 粒 表 面 的 S i O 和 A 1 O 键 断 裂 。 S i 0 A 1 网 络 聚 合 体 的 聚 合 度 降 低 ， 表 面 形 成 游 离 的 不 饱 和 活 性 键 ， 容 易 与 C a ( O H ) 2 反 应 生 成 水 化 硅 酸 钙 和 水 化 硅 酸 铝 等 胶 凝 性 产 物 。 O H 浓 度 越 大 ， 其 对 S i O 和 A 1 O 键 的 破 坏 作 用 就 越 强 [ 6 ] 。 李 纪 青 等 [ 7 ] 认 为 , C a ( O H ) 2 从 过 饱 和 溶 液 中 析 出 的 细 小 C a ( O H ) 2 晶 体 也 可 以 吸 收 一 部 分 水 化 凝 胶 ， 形 成 粉 煤 灰 颗 粒 外 部 的 水 化 产 物 ， 从 而 减 小 了 粉 煤 灰 颗 粒 的 水 化 包 裹 层 厚 度 ， 有 利 于 C a 2 + 向 内 层 扩 散 和 粉 煤 灰 颗 粒 内 部 的 水 化 反 应 的 进 行 。 实 验 表 明 1 : 3 的 石 灰 砂 浆 的 抗 压 强 度 只 0 . 4 ～ 0 . 6 M P a ， 而 用 I I I 级 灰 配 制 的 粉 煤 灰 一 石 灰 砂 浆 的 强 度 可 达 到 2 . 5 M P a ， 即 使 使 用 8 0 m 筛 余 为 5 0 ～ 6 0 % 的 劣 质 粉 煤 灰 ， 抗 压 强 度 也 能 达 到 0 . 8 ～ 1 . 6 M P a . 3 . 4 复 合 类 激 发 剂 铝 硅 酸 盐 玻 璃 体 在 碱 性 环 境 中 , 才 能 表 现 出 活 性 。 为 了 提 高 粉 煤 灰 混 凝 土 的 早 期 强 度 , 必 须 激 发 粉 煤 灰 的 活 性 , 而 粉 煤 灰 活 性 激 发 的 关 键 是 使 S i O 和 A l O 键 断 裂 , S i O 和 A l O 键 的 断 裂 主 要 受 O H 浓 度 的 影 响 [ 8 ] 。 采 用 碱 激 发 和 硫 酸 盐 激 发 的 复 合 化 学 激 发 方 法 , 促 使 粉 煤 灰 玻 璃 体 解 聚 , 腐 蚀 粉 煤 灰 颗 粒 表 面 , 促 使 S i O 和 A l O 键 断 裂 以 及 颗 粒 表 面 的 蜂 窝 化 , 从 而 提 高 粉 煤 灰 与 C a ( O H ) 2 的 水 化 进 程 。 同 时 , 还 要 满 足 对 粉 煤 灰 混 凝 土 耐 久 性 和 体 积 稳 定 性 的 要 求 , 必 须 对 掺 入 的 总 碱 量 进 行 定 量 控 制 。 根 据 这 样 的 原 则 , 一 般 选 用 熟 石 灰 C a ( O H ) 2 ( 碱 激 发 ) 和 芒 硝 ( N a 2 S O 4 · 1 0 H 2 O ) ( 硫 酸 盐 激 发 ) 对 粉 煤 灰 的 活 性 进 行 复 合 激 发 [ 9 ] 。 4 复 合 活 化 粉 煤 灰 中 虽 然 含 有 大 量 的 铝 硅 酸 盐 玻 璃 体 , 但 是 其 中 S i O 4 4 聚 合 度 高 , 结 构 致 密 , 化 学 性 质 稳 定 , 其 火 山 灰 活 性 大 部 分 是 潜 在 的 , 活 性 发 挥 的 速 度 非 常 缓 慢 [ 1 0 ] 。 故 在 实 际 应 用 时 ， 需 综 合 物 理 和 化 学 的 激 活 方 法 ， 即 复 合 激 活 。 一 般 来 说 ， 复 合 激 活 的 效 果 要 优 于 单 个 工 艺 激 发 。 表 1 为 通 过 机 械 粉 磨 活 化 、 添 加 激 发 剂 活 化 、 机 械 粉 磨 和 添 加 激 发 剂 复 合 活 化 方 法 下 的 试 样 强 度 结 果 ， 从 中 可 以 看 出 复 合 激 活 的 效 果 具 有 明 显 的 优 越 性 。 5 展 望 根 据 我 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 “ 九 五 ” 计 划 与 “ 2 0 1 0 年 远 景 目 标 纲 要 ” ， 调 整 建 材 工 业 结 构 的 要 求 。 以 粉 煤 灰 这 种 工 业 固 体 废 弃 物 作 为 建 筑 材 料 为 出 发 点 开 发 出 节 约 能 源 、 节 约 土 地 、 节 约 用 水 及 减 少 污 染 新 型 建 筑 材 料 ， 提 高 粉 煤 灰 的 利 用 率 ， 实 现 建 筑 工 业 与 建 材 工 业 的 可 持 续 发 展 ， 促 进 经 济 、 环 境 、 资 源 、 人 口 和 社 会 协 调 发 展 。 要 实 现 大 量 甚 至 全 部 利 用 粉 煤 灰 ， 关 键 的 便 是 大 程 度 地 激 发 粉 煤 灰 的 活 性 ， 各 种 激 发 方 法 的 综 合 使 用 将 会 成 为 以 后 粉 煤 灰 利 用 的 焦 点 。 自 保 温 砌 块 轻 质 混 凝 土 砌 块 自 保 温 砌 块 轻 质 混 凝 土 砌 块 自 保 温 砌 块 自 保 温 砌 块 自 保 温 砌 块 轻 质 混 凝 土 砌 块 自 保 温 砌 块 自 保 温 砌 块 4 0 0 0 3 5 5 6 8 1 1 8 6 3 6 5 8 9 0 9 6 手 机 站 二 维 码 T O P

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