論粉煤灰應(yīng)用材料生產(chǎn)的重要性

陳星赟

（新疆和靜天山水泥有限責(zé)任公司，新疆 和靜 841300）

在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，水泥是工程項(xiàng)目中重要的建設(shè)材料。水泥生產(chǎn)需要大量的自然資源，而且許多資源為不可再生資源，若無法有效的控制不可再生能源的開采，會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡，同時(shí)水泥生產(chǎn)產(chǎn)生的物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。在水泥生產(chǎn)中增加可利用資源的使用，降低水泥生產(chǎn)對環(huán)境造成的破壞，既要達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，還能利用廢棄物質(zhì)減少對環(huán)境的污染。

一、粉煤灰的組成和物性

在煤粉鍋爐凈化煙道中，收集產(chǎn)生粉末作為粉煤灰。粉煤灰是一種表面光滑的玻璃體物質(zhì)，每個(gè)粉煤灰顆粒直徑會(huì)小到只有十微米[1]。

在燃燒爐內(nèi)對煤粉進(jìn)行燃燒，在溫度上升到300-600℃范圍內(nèi)時(shí)，煤粉礦物質(zhì)中的結(jié)晶水會(huì)蒸發(fā)消失，同時(shí)400-800%的硫鐵礦會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，在燃燒爐內(nèi)生成S、FeS以及SO2。當(dāng)溫度到達(dá)500℃時(shí)，會(huì)使煤粉內(nèi)的氯化物揮發(fā)。當(dāng)溫度在600-1000℃范圍內(nèi)時(shí)，逐漸升高溫度至1600℃時(shí)，煤粉內(nèi)的會(huì)出現(xiàn)熔融狀態(tài)，物質(zhì)中的SiO物質(zhì)包含在爐煙內(nèi)，隨后經(jīng)過煙道將產(chǎn)生的灰渣排出到爐外，在爐底會(huì)生成多孔塊物質(zhì)，該物質(zhì)為周態(tài)渣。而將爐底熔融物質(zhì)在水的淬煉作用下，生成致密狀物質(zhì)，該物質(zhì)為液態(tài)渣。對煙道內(nèi)的氣體經(jīng)過收塵器收集后，產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)為煤灰。在爐內(nèi)產(chǎn)生的液態(tài)和固態(tài)廢渣中，每種物質(zhì)所占比例各不相同，在液態(tài)渣中液態(tài)渣占比為30-40%，粉煤灰占比為60-70%；在固態(tài)渣中固態(tài)渣占15%，粉煤灰占85%。

以粘土礦物為主的組成的礦物質(zhì)為煤灰，煤灰中含量占比較高的兩種物質(zhì)，分別為SiO2和Al2O3，通常會(huì)高達(dá)50-80%。煤灰在燃燒過程中熔點(diǎn)的變化，是受到物質(zhì)中的化學(xué)成分影響較大，若SiO2從45%上升到60%，熔點(diǎn)會(huì)降低；若Al2O3含量超過30%，熔點(diǎn)會(huì)上升到1300℃以上，而含量超過40%時(shí)，熔點(diǎn)會(huì)上升到1500℃以上。若煤灰中Fe2O3、CaO以及M90含量增加時(shí)，會(huì)使煤灰的熔點(diǎn)下降。煤粉燃燒生成的物質(zhì)，是組成粉煤灰的主要成分，但是在燃燒過程中不同的煤質(zhì)、鍋爐形式、收塵方式以及燃燒等，都會(huì)對粉煤灰成分組成產(chǎn)生較大的影響。

二、粉煤灰在水泥工業(yè)中的應(yīng)用

（一）用作生產(chǎn)水泥的原料

粘土是生產(chǎn)水泥主要原料，使用粉煤灰替代粘土作為水泥的生產(chǎn)原料，是利用粉煤灰中的化學(xué)成分與粘土相同，同時(shí)還能科學(xué)配比生產(chǎn)原料的組成。在水泥生產(chǎn)過程中，借助成分中的未燃盡的碳物質(zhì)可以減少煤炭的消耗，高效的利用能源。作為粘土的替代物質(zhì)，在水泥配料中粉煤灰的使用量，是受到原料燃燒、生產(chǎn)工藝等因素的影響而發(fā)生變化，但是變化會(huì)控制在5-10%范圍內(nèi)。將粉煤灰作為原料應(yīng)用在水泥生產(chǎn)中，會(huì)呈現(xiàn)出以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1.采用粉煤灰配料

在某企業(yè)生產(chǎn)水泥過程中，采用粉煤灰配料方法，既能充分利用現(xiàn)有的資源進(jìn)行生產(chǎn)，提升水泥質(zhì)量的同時(shí)，還能滿足水泥干法生產(chǎn)工藝的使用標(biāo)準(zhǔn)。粉煤灰在燃燒時(shí)會(huì)釋放出SO、Na2O等有毒物質(zhì)，采用粉煤灰配料可以減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)。有毒物質(zhì)的減少為增加水泥原料的選擇性創(chuàng)造巨大的空間。

2.新型干法生產(chǎn)工藝

粉煤灰作為水泥配料的成分，可簡化水泥生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本。在傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)中粘土水分較高，將配料進(jìn)行水泥生產(chǎn)時(shí)，配送過程會(huì)堵塞輸送線和存儲(chǔ)倉，將石灰石和粘土預(yù)混合后減少粘土中的水分。將粉煤灰加入到水泥配料中，可使用較小規(guī)模的均化場進(jìn)行水泥生產(chǎn)，同時(shí)避免輸送線和存儲(chǔ)倉出現(xiàn)堵塞情況。在實(shí)際生產(chǎn)過程中粉煤灰的細(xì)度已經(jīng)滿足細(xì)度控制標(biāo)準(zhǔn)，可將粉煤灰直接送入生料選粉機(jī)內(nèi)，不僅降低生產(chǎn)過程消耗的電量，還能減少磨機(jī)承受的負(fù)荷，使生產(chǎn)過程更加簡化快捷。

3.采用粉煤灰配料

在水泥配料中使用粉煤灰，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、低能耗的生產(chǎn)目標(biāo)。經(jīng)過國內(nèi)外對粉煤灰的研究發(fā)現(xiàn)，使用粉煤灰作為水泥的配料，可有效提升物料的燒結(jié)性能，降低物料所需燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)超過8%的目標(biāo)。粉煤灰作為水泥的配料主要物質(zhì)，將生料所消耗的能耗進(jìn)一步降低[2]。

（二）用作水泥生產(chǎn)的混合材

粉煤灰具有一定的活性功能，是一種火山灰質(zhì)的混合材料，在水的作用下與石灰石會(huì)生成硅酸鹽。粉煤灰可提升水泥的水化和硬化功能，作為水泥中的混合材料，加入粉煤灰在提升水泥產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，還能強(qiáng)化水泥具有的特殊性能。依據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1560-1991標(biāo)準(zhǔn)，在水泥中加入粉煤灰，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比。

粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)，是以燒失量和抗壓強(qiáng)度比為標(biāo)準(zhǔn)。若燒失量較高，此時(shí)粉煤灰中有較多的物質(zhì)沒有燃燒，提升標(biāo)準(zhǔn)稠度應(yīng)增加水量，但是會(huì)降低水泥的強(qiáng)度，導(dǎo)致水泥的使用性能和耐久性無法滿足使用要求。粉煤灰的活性是以抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，在水泥中加入粉煤灰可增強(qiáng)水泥的抗壓性能。粉煤灰的級(jí)配指標(biāo)與顆粒形狀，會(huì)影響到粉煤灰的活性，若粉煤灰中含有較多的細(xì)小的玻璃體密實(shí)球，粉煤灰的活性在升高的同時(shí)，還能降低標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量。在粉煤灰內(nèi)含有較多的不規(guī)則多孔玻璃體，對標(biāo)準(zhǔn)稠度的水量需求較多，會(huì)降低粉煤灰的活性。在粉煤灰內(nèi)含有大量的直徑在5-45um的顆粒，粉煤灰的活性會(huì)增高，而顆粒直徑超過80um，會(huì)使活性降低。

粉煤灰是水泥中重要的混合材料，在與水泥中其它物質(zhì)摻合過程中，應(yīng)根據(jù)熟料的質(zhì)量、粉煤灰活性以及產(chǎn)品標(biāo)號(hào)等確定摻合量。由于粉煤灰活性在早期處在較低的水平，水泥強(qiáng)度會(huì)在粉煤灰摻入量增加的同時(shí)會(huì)下降，尤其是粉煤灰的量超過整體量的30%時(shí)，水泥的強(qiáng)度會(huì)不斷下降。粉煤灰作為細(xì)粉樁物質(zhì)，可以對水泥進(jìn)行有效的粉磨，減少水泥熟料中的細(xì)粉狀顆粒物質(zhì)，會(huì)影響到水泥的強(qiáng)度。在粉磨過程中應(yīng)先進(jìn)行一級(jí)粗磨，將熟料和石膏等物質(zhì)與粉煤灰進(jìn)行混合，有助于使粉磨的效率提升的同時(shí)，還能提高水泥生產(chǎn)質(zhì)量[3]。

結(jié)束語：

綜上所述，在水泥生產(chǎn)過程中粉煤灰質(zhì)量，在電力工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)作用下不斷提升，使粉煤灰的細(xì)度提升的同時(shí)，還能降低燒失量。提升粉煤灰的質(zhì)量，可以加快粉煤灰綜合利用推廣速度。水泥企業(yè)在發(fā)展過程中，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的資源、設(shè)備以及技術(shù)，對粉煤灰原料進(jìn)行詳細(xì)的分析，借助創(chuàng)新技術(shù)對水泥中粉煤灰配料成分進(jìn)行合理化控制，有助于為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少對環(huán)境的污染。