使用顯微鏡快速鑒別粉煤灰和礦粉

嚴(yán)至善，戚宏

（山東建澤混凝土有限公司，山東　濟(jì)南　250101）

使用顯微鏡快速鑒別粉煤灰和礦粉

嚴(yán)至善，戚宏

（山東建澤混凝土有限公司，山東濟(jì)南250101）

本文介紹了使用顯微鏡從微觀圖像角度快速鑒別真假粉煤灰和礦粉的經(jīng)驗(yàn)和方法。使用此方法能快速準(zhǔn)確的鑒別進(jìn)廠原材料，為混凝土公司把好原材料進(jìn)貨質(zhì)量關(guān)、保證混凝土最終產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力手段。

顯微鏡；粉煤灰；礦粉

目前，商品混凝土發(fā)展十分迅猛，一方面各混凝土公司產(chǎn)量連年攀升，另一方面競爭也日趨激烈。在地方材料方面，杭州市周邊材料供應(yīng)商數(shù)量較多，但所供應(yīng)的材料質(zhì)量參差不齊，更有甚者制假售假，使用石料、磚粉、爐渣、煤矸石等等偽劣原材磨細(xì)冒充粉煤灰、礦粉，使得混凝土公司十分頭痛?；炷凉具M(jìn)廠復(fù)驗(yàn)的話，一般按國標(biāo)取樣試驗(yàn)起碼都需花費(fèi)數(shù)小時(shí)，急需快速鑒別粉煤灰、礦粉是否摻假的方法。筆者公司試驗(yàn)了用顯微鏡從微觀圖像快速鑒別的方法，經(jīng)過一段時(shí)間的觀測，認(rèn)為這是行之有效的辦法，現(xiàn)介紹如下：

1　粉煤灰

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，煤粉在爐膛中呈懸浮狀態(tài)燃燒，燃煤中的絕大部分可燃物都能在爐內(nèi)燒盡，而煤粉中的不燃物(主要為灰分)大量混雜在高溫?zé)煔庵?。這些不燃物因受到高溫作用而部分熔融，同時(shí)由于其表面張力的作用，形成大量細(xì)小的球形顆粒。在鍋爐尾部引風(fēng)機(jī)的抽氣作用下，含有大量灰分的煙氣流向爐尾。 隨著煙氣溫度的降低，一部分熔融的細(xì)粒因受到一定程度的急冷呈玻璃體狀態(tài)，從而具有較高的潛在活性。在引風(fēng)機(jī)將煙氣排入大氣之前，上述這些細(xì)小的球形顆粒，經(jīng)過除塵器，被分離、收集，即為粉煤灰。

粉煤灰在形成過程中有一個(gè)玻璃體熔融、體積收縮為球體、顆粒比表面積下降為最小這樣一個(gè)特殊的過程。所形成的粉煤灰在顯微鏡下觀察，通常以珠狀顆粒和渣狀顆粒為多。其中珠狀顆粒包括空心玻珠(漂珠)、厚壁及實(shí)心微珠(沉珠)、鐵珠(磁珠)、炭粒、不規(guī)則玻璃體和多孔玻璃體等五大品種。其中不規(guī)則玻璃體是粉煤灰中較多的顆粒之一，大多是由似球和非球形的各種渾圓度不同的粘連體顆粒組成。多孔玻璃體形似蜂窩，具有較大的表面積，易黏附其他碎屑。渣狀顆粒包括海綿狀玻璃渣粒、炭粒、鈍角顆粒、碎屑和粘聚顆粒等五大品種。

從粉煤灰的形成特征入手，可知粉煤灰顆粒在顯微鏡下光滑的玻璃球狀較多，較大粒徑級(jí)別的顆粒表面不規(guī)則但也大致呈球狀。如果摻入過多磨細(xì)沙粉、石粉、鍋爐渣粉，則各粒徑級(jí)別的不規(guī)則顆粒較多，尤其是小粒徑級(jí)別下。真的粉煤灰顏色斑駁，粉狀，顆粒很細(xì)，手感細(xì)滑、干爽，含水率很低。而假粉煤灰主要由石粉、磚粉摻和少量的粉煤灰或爐渣，有的甚至全部是石粉制成的。假粉煤灰本身不具有黏性，不具有活性。顏色表現(xiàn)較為暗淡、單純，手感很粗，較潮濕。從這個(gè)基本點(diǎn)入手，就可以使用顯微鏡進(jìn)行快速鑒別。

圖 1 為取自不同產(chǎn)地的兩種真粉煤灰原始樣品放大不同倍數(shù)的顯微圖像。從圖 1 中可以看出，真粉煤灰的顏色斑駁，雜色較多，在 60 倍的圖像上已經(jīng)可以分辨出空心玻璃漂珠，200 倍圖像中空心漂珠形狀明顯，數(shù)量較多，而且可以看到因?yàn)榉勖夯倚纬蛇^程中表面積收縮的作用，所有的顆粒都不存在尖銳的角、有棱的破碎面，因?yàn)槿廴诘淖饔?，全部表面都是圓滑的，顯微鏡下觀察對(duì)光線的反射亮點(diǎn)較多。黑色的即屬于尚未燃盡的碳粒。

再來看一下假粉煤灰的圖像與超細(xì)石灰石粉樣品，詳見圖 2。

假粉煤灰明顯表現(xiàn)出顏色較為統(tǒng)一，顆粒粒徑也較為統(tǒng)一，顯微鏡觀察顆粒的棱角多，片狀顆粒多，沒有球狀顆粒出現(xiàn)。圖像和真灰有很大的不同，而與石灰石粉顯微圖像十分類似。

圖1　真粉煤灰原始樣品顯微圖片

圖2　假粉煤灰、石灰石粉顯微圖

如果覺得上述方法還比較難分辨的話，可以將樣品先用0.08mm 負(fù)壓篩進(jìn)行篩分，然后用顯微鏡分別觀察篩余物，真假灰的區(qū)別是十分明顯的。

圖 3 真灰的篩余樣品中可以清晰的看到大量的空心漂珠、厚壁及實(shí)心微珠、鐵珠、炭粒、玻璃體等等顆粒，看上去很像是摻了芝麻糖的爆米花。

而圖 4 假灰的篩余樣品看不到上述顆粒，只能看到有棱有角，顏色粒徑均變化不大的大顆粒。同時(shí)可以看到假粉煤灰無論外觀、顏色、顆粒形狀和分布和超細(xì)石灰石粉如出一轍，足以證明上述假煤灰樣品同樣來自石灰石粉磨而成，只是因母巖產(chǎn)地不同而與超細(xì)石灰石粉在顏色上稍有差別。

圖3　真粉煤灰篩余樣品顯微圖像

圖4　假粉煤灰篩余樣與石灰石粉篩余樣對(duì)比圖

2　礦粉

礦渣是煉鐵時(shí)的副產(chǎn)品，在煉鐵高爐中，安放鐵礦石、焦炭以及石灰石等為主要原料，從頂部吹入氧氣，使?fàn)t內(nèi)焦炭燃燒，發(fā)生還原性氣體（CO）使鐵礦還原、熔融，鐵水和熔渣分離，熔渣比重較小浮于鐵水上表面。將熔渣排出，用水急冷，得到水淬礦渣。在煉鐵爐中礦渣處于 1500℃ 以上的高溫熔融狀態(tài)，冷卻方法不同，性能也不同。緩慢冷卻的礦渣是塊狀的，是一種結(jié)晶態(tài)的化學(xué)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此幾乎沒有水硬性。如果以大量的水急冷（每秒鐘數(shù)百℃）時(shí)，由于粘度急速提高，原子還沒有沿著結(jié)晶方向排列就被固結(jié)下來，變成玻璃質(zhì)，稱為水淬礦渣，是像砂一樣的粒狀產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，化學(xué)反應(yīng)活性高。經(jīng)磨細(xì)變成超細(xì)粉后，潛在的水化活性進(jìn)一步提高，大量應(yīng)用于混凝土中。

同樣取了兩種產(chǎn)地不同的真礦粉，來看一下顯微鏡下面礦粉的圖像特征，見圖 5（a）、（b）。

圖5　真礦粉篩余樣顯微圖像

由圖 5（a） 可以看出兩種礦粉區(qū)別很小，顏色是白色或白色偏灰，顯微鏡下觀察顆粒燒結(jié)面較多，棱角少，顏色純凈，反光點(diǎn)很多，有一種晶瑩剔透的感覺。圖 5（b）假礦粉顏色偏紅、黃，顯微鏡下面看顏色暗淡，沒有光澤，顆粒破碎面多，雜質(zhì)相對(duì)較多。

和鑒別粉煤灰一樣，也可以先把樣品經(jīng)過負(fù)壓篩篩分，然后取篩余物檢查，結(jié)果將更加容易區(qū)別。但與粉煤灰不同的一點(diǎn)是，真礦粉用 0.08mm 篩是沒有篩余的，所以沒有相應(yīng)的顯微圖像，而基本上所有的假礦粉都有篩余，顯微圖像和粉煤灰章節(jié)中石灰石粉十分類似，很容易分辨，詳見圖 6。

圖6　假礦粉篩余樣顯微圖像

還有一些真假對(duì)摻的礦粉，燒失量一般在 15% 左右的，其同樣有篩余物，在篩余的大顆粒上會(huì)還吸附了很多細(xì)小的微粉，顯微圖像見圖 7。

圖7　真假對(duì)摻礦粉篩余樣顯微圖像

綜上所述，使用顯微鏡從微觀角度能快速準(zhǔn)確的鑒別進(jìn)廠原材料，為混凝土公司把好原材料進(jìn)貨質(zhì)量關(guān)、保證混凝土最終產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力手段。

[單位地址] 浙江省杭州市拱墅區(qū)石祥路 386 號(hào)（310015）

Using microscope to quickly identify of fly ash and slag powder

Yan Zhishan, Qi Hong,
(Shandong Jianze cement Co., Ltd., Ji'nan250101)

The use of microscopes for the microscopic image and how to quickly identify of fly ash and slag powder was described in this paper. The method could quickly and accurately identify the true raw material, and guarantee concrete quality of the final product.

microscope; fly ash; slag

嚴(yán)至善（1982—），男，本科，從事預(yù)拌混凝土質(zhì)量和管理工作。