粉煤灰的激发机理及综合利用的研究
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粉煤灰利用报告第一部分:引言粉煤灰(飞灰)是在燃烧煤炭时产生的副产物。
由于其成分和特性的独特性,粉煤灰具有广泛的利用价值。
本报告将探讨粉煤灰的产生过程、成分及其主要的利用途径,并综述国内外关于粉煤灰利用的研究和应用。
第二部分:粉煤灰的成分和特性粉煤灰主要由氧化物组成,其中最主要的成分是二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化铁(Fe2O3)和氧化钙(CaO)。
此外,粉煤灰还含有少量的钾、钠、镁等元素。
粉煤灰的颗粒大小一般为10微米至100微米之间。
这些特性赋予了粉煤灰高效的利用潜力。
第三部分:粉煤灰的利用途径1. 混凝土掺合料:粉煤灰可以作为混凝土的掺合料使用,通过掺入粉煤灰可以提高混凝土的强度和耐久性,并减少对天然资源的需求。
2. 路基材料:将粉煤灰用于道路基础材料的改良中可以提高其力学性能和稳定性,延长路面使用寿命。
3. 脱硫剂:粉煤灰中的氧化钙具有良好的脱硫性能,在煤炭燃烧过程中可以利用粉煤灰来减少二氧化硫的排放。
4. 水泥制备:将粉煤灰与其他材料进行研磨和混合后,可以用于制备不同种类的水泥,如硅酸盐水泥和矿物质掺合水泥等。
5. 填料:由于粉煤灰颗粒的细小和形状的特点,它可以用作填料材料,如填充土壤、填充淤泥等。
第四部分:国内外粉煤灰利用研究和应用的现状在国内,粉煤灰的利用已经得到了广泛的推广和应用。
许多研究表明,将粉煤灰用作混凝土掺合料可以有效地提高混凝土的力学性能和耐久性。
此外,粉煤灰还被广泛用于煤电厂的脱硫工艺中,取得了良好的效果。
在国外,粉煤灰的利用也取得了显著的进展。
例如,在美国,粉煤灰被广泛应用于公路建设中,用作道路基础材料。
同时,欧洲一些国家也在水泥制备和钢铁生产过程中利用粉煤灰,以减少对天然资源的依赖。
第五部分:粉煤灰利用的优势和发展前景粉煤灰的利用具有多方面的优势。
首先,粉煤灰是一种环境友好型材料,其利用可以减少矿石和天然资源的开采,降低环境污染。
其次,粉煤灰的利用可以提高原材料的利用率,节约生产成本。
粉煤灰资源化利用原理及工艺粉煤灰是煤炭燃烧时产生的一种固体废弃物,它含有大量的氧化物、硅酸盐等物质。
长期以来,粉煤灰一直被视为环境污染的源头之一。
然而,随着资源化利用的理念逐渐深入人心,粉煤灰资源化利用成为了一种重要的途径,有助于减少环境污染并提高资源利用效率。
粉煤灰资源化利用的原理是将粉煤灰中的有用成分进行提取、分离和转化,使其成为可以应用于不同领域的产品。
具体而言,粉煤灰中的主要有用成分包括硅酸盐、氧化物和无机盐等。
根据不同的应用需求,可以通过不同的工艺将这些成分提取出来,然后经过加工处理,制成具有特定功能的产品。
一种常见的粉煤灰资源化利用工艺是水泥制备工艺。
在这个工艺中,粉煤灰经过研磨和激发等处理,与水泥熟料一起进行烧成,得到水泥熟料。
水泥熟料具有良好的胶凝性和硬化性能,可以用于建筑材料的制备。
另外,粉煤灰还可以用于制备高性能混凝土、砌块、砂浆等建筑材料,提高建筑材料的力学性能和耐久性。
另一种粉煤灰资源化利用的工艺是制备无机纳米材料。
粉煤灰中的硅酸盐成分可以通过溶胶-凝胶法、气相沉积法等工艺进行提取和转化,制备出纳米二氧化硅、纳米铝酸盐等无机纳米材料。
这些无机纳米材料具有较大的比表面积和较好的化学稳定性,可以应用于催化剂、吸附剂、纳米复合材料等领域。
粉煤灰还可以用于制备填充材料。
通过研磨和筛分等工艺,将粉煤灰中的颗粒细化和分级,得到适合作为填充材料的颗粒。
粉煤灰填充材料可以用于土壤改良、路面修复、混凝土养护等领域,提高填充材料的强度和稳定性。
粉煤灰资源化利用的工艺还可以根据具体的应用需求进行调整和优化。
例如,可以通过热处理、化学处理等方式改变粉煤灰的物化性质,使其适用于特定的应用领域。
此外,还可以将粉煤灰与其他废弃物进行复合利用,实现资源的综合利用。
粉煤灰资源化利用是一种重要的途径,有助于减少环境污染并提高资源利用效率。
通过提取、分离和转化粉煤灰中的有用成分,可以制备出具有特定功能的产品,如水泥、无机纳米材料和填充材料等。
作者简介:常艳萍(1968-),女,陕西省米脂县人,工程师,现从事环境监测与评价工作。
收稿日期:2007-07-14再生资源粉煤灰的研究与应用常艳萍1 徐占森2(1榆林市环境监测总站,陕西榆林 719000;2榆林市卫生职业中专学校,陕西榆林 719000)摘 要:粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。
废弃的粉煤灰不仅要占用大量土地,遇风漫天飞舞污染空气,下雨天渗水污染地下水,构成了对生态和环境的双重破坏。
粉煤灰又是一种可以开发和利用的再生资源,充分研究与应用不仅可解决粉煤灰占用土地、污染环境的问题,而且还可以节省大量天然资源。
本文介绍了粉煤灰的理化性质及其研究与应用状况。
关键词:粉煤灰;环保;再生资源中图分类号 X747 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2007)15-132-02 粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。
据不完全统计,截至1999年,我国粉煤灰排放量达到116亿t,贮灰占地约达313万h m 2,历年累积堆放总量已达10亿t 以上,而且还正在以每年1千万t 的速度增加。
废弃的粉煤灰不仅要占用大量土地,遇风漫天飞舞污染空气,下雨天渗水污染地下水,构成了对生态和环境的双重破坏。
现在粉煤灰主要用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料、建设港口、改良农田、煤矿塌陷区及矿井的回填,也可以从中分选漂珠、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质。
1 粉煤灰的理化性质粉煤灰是一种松散的固体集合物,含有硅、铝、铁、钙、镁等元素的氧化物(主要是Si O 2和A l 2O 3,另有Fe 2O 3、Ca O 、Mg O ),以及一些微量元素、稀有元素组成的细颗粒,还含有少量未燃烧或燃烧不完全的细小黑色不透明、形状不规则的炭粒,为海绵状和空心玻璃球状(占30%-80%),比重为2115g/c m 3-2136g/c m 3,容重为562kg/m3-947kg/m 3,比表面积为3183c m 2/g -3980c m 2/g,其强度可达7000kg/m 2。
粉煤灰活性的激发及其机理研究粉煤灰(flyash)是一种常见的可再生性再生资源,它是煤炭燃烧过程产生的最常见的副产物。
因为其碳、氧和硅含量较高,粉煤灰具有良好的活性性质,是各种建筑材料的重要原料和配料。
目前很多研究已经把粉煤灰用作混凝土的填料,以提高混凝土的抗压强度。
然而,为了更充分地利用粉煤灰中的活性成分,人们需要深入地了解其活性成分的激发机理,以及如何改良混凝土中对它的利用。
粉煤灰的活性是指它的碳、氧和硅元素在及时反应之后可以获得更高的功效,这通常伴随着碳氢键的断裂,氧官能团的变化,硅官能团的加强。
这种活性可以用高温或光化学反应来激发,也可以与其他化合物发生反应来激发,比如液体水,酸性溶剂等。
高温化学激发是指将粉煤灰放置于高温环境中,让碳氢键和氧官能团断裂,硅官能团活化,从而获得更高的功效。
光化学激发则指将粉煤灰暴露于光谱中间到短波段的可见光中,利用光的能量使其发生活性化学反应,并从而激发粉煤灰的活性成分。
原料中的液体水和酸性溶剂则可以催化碳氢键和氧官能团的断裂,活化硅官能团,从而提高粉煤灰的活性。
激发粉煤灰中活性成分后可以用来改善混凝土性能,比如增加抗压强度和抗折强度,增加抗水化性能,增加抗冻性能,提高抗冲击性能等。
类似的,改善的混凝土的某些物理及力学性质也可以用粉煤灰进行改善。
例如,当粉煤灰添加到混凝土中,其小孔结构可以改善混凝土的热性能,当增加粉煤灰的含量时,可以增加混凝土的强度,同时减少其密度,从而改善混凝土的机械性能。
目前,粉煤灰的激发及其机理研究已成为越来越受到重视的研究课题。
在激发机理研究方面,主要以微观结构和分子动力学理论为基础,通过原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱等技术,研究粉煤灰激发机理,探究不同环境下粉煤灰激发的效应,以更好地利用粉煤灰的活性成分。
此外,对于改良粉煤灰利用研究,学者们也采用多种方法,以改进粉煤灰在混凝土中的利用效果。
其中最常用的方法之一是添加一定比例的矿物活性剂,以增强粉煤灰活性。
粉煤灰活性的激发及其机理研究粉煤灰(flyash)是由燃煤发电厂燃烧煤燃烧室内形成的碳灰渣,经过脱灰处理后经脱灰器分离,属于烟气除尘后产生的轻质灰粒体,也称为烟气灰,是一种绿色环保材料并具有非常重要的建筑应用价值。
近几年来,随着工业和建筑材料的发展,粉煤灰的应用范围也越来越广泛。
然而,粉煤灰的活性与其他材料相比较较低,难以达到更高的性能。
因此,如何提高粉煤灰的活性,充分发挥其余重要用途就成了一个棘手的问题。
首先,为了提高粉煤灰的活性,必须弄清楚粉煤灰活性提高的机理。
研究普遍认为,粉煤灰活性的提高与其内部微粒的结构有关。
内部结构决定了其热稳定性和表面性能。
通常,粉煤灰内部结构的主要部分是晶界、颗粒组分和毛细晶粒,其中晶界占粉煤灰中的主要比例,起到了关键作用。
当粉煤灰的晶界层渗透性较强时,粉煤灰的活性就会提高。
此外,粉煤灰活性提高的机理还包括表面特性和反应性,这两者都可以有效提高粉煤灰的性能。
粉煤灰表面特性包括形貌、表面界面张力、表面行为等,而反应性则与其物理化学性质有关,比如比表面积、表面结合能、热可溶性碱量等物理化学性质的改变。
这些物理化学性质的改变会带来粉煤灰性能的变化,从而提高粉煤灰的活性。
随着研究的深入,粉煤灰活性的提高也开始涉及其他因素。
实验发现,粉煤灰的活性受到添加剂(氢氧化钠、镁和氯化钠等)的影响,添加剂在粉煤灰中可以产生盐化作用,改善热稳定性,提高粉煤灰的可抗氧化性能,增加粉煤灰的表面活性,从而提高粉煤灰的活性。
另外,粉煤灰的活性还与它的烧制参数有关,包括燃烧温度、燃烧时间等。
提高粉煤灰的烧制温度可以促进热分解和衍生物的生成,以及改变粉煤灰内成分,改善表面形貌和内部结构,从而提高粉煤灰的活性。
此外,粉煤灰的活性提高还可以通过物理处理,如电离技术、磨粉技术和细化处理等,来达到预期的效果。
电离技术可以改变粉煤灰物质的结构,使其变得更活泼,从而提高粉煤灰的活性。
通过以上研究,我们可以发现,粉煤灰活性提高的机理复杂而多样化。
粉煤灰资源化利用原理及工艺一、粉煤灰资源化利用的原理粉煤灰是燃煤过程中产生的一种固体废弃物,含有大量的无机物质,如二氧化硅、氧化铝、氧化钙等。
通过合理的工艺和技术手段,可以将粉煤灰转化为有用的资源,实现其循环利用。
粉煤灰资源化利用的原理主要包括以下几个方面:1. 从粉煤灰中提取有价值的无机物质:通过物理或化学方法,将粉煤灰中的二氧化硅、氧化铝、氧化钙等无机物质提取出来,用于生产建筑材料、陶瓷制品等。
2. 利用粉煤灰进行固废填埋场的改良:将粉煤灰与土壤混合,改变土壤的物理和化学性质,提高土壤的保水、保肥和排水能力,减少土壤的渗透性和侵蚀性,从而提高固废填埋场的环境效益。
3. 利用粉煤灰进行环境修复:粉煤灰中的二氧化硅等无机物质具有吸附重金属离子的能力,可以用于修复受重金属污染的土壤和水体,减少对环境的污染。
4. 利用粉煤灰制备新型材料:将粉煤灰与其他原料进行混合,通过烧结、固化等工艺,制备出具有特殊性能的新型材料,如水泥、砖块、石膏板等,用于建筑、道路建设等领域。
二、粉煤灰资源化利用的工艺粉煤灰资源化利用的工艺主要包括以下几个步骤:1. 粉煤灰的收集和预处理:将燃煤过程中产生的粉煤灰进行收集,并进行初步处理,如除尘、干燥等,以提高后续工艺的效果。
2. 粉煤灰的物理或化学分离:根据粉煤灰中不同无机物质的特性,采用物理或化学方法进行分离,如重力分离、磁选、浮选等,以提取有价值的无机物质。
3. 粉煤灰的改性和固化:将提取出的无机物质与其他原料进行混合,经过改性处理,如添加胶凝剂、控制烧结温度等,使其具备特定的物理和化学性质,并固化成为新型材料。
4. 新型材料的制备:将改性固化后的粉煤灰与其他原料按一定比例混合,通过成型、烧结、固化等工艺制备出具有特殊性能的新型材料。
三、粉煤灰资源化利用的应用领域粉煤灰资源化利用在各个领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 建筑材料领域:利用粉煤灰制备的新型材料,如水泥、砖块、石膏板等,可以用于建筑、道路建设等领域,具有较好的强度、耐久性和环境友好性。
关于粉煤灰作用的调研报告粉煤灰作为一种重要的工业固体废弃物,已经得到了广泛的关注和利用。
本篇调研报告围绕粉煤灰的来源、组成、特性、利用及环境影响等方面展开,希望能够对读者了解和认识粉煤灰的作用有所帮助。
一、粉煤灰的来源和组成粉煤灰是燃煤电厂烟气排放后通过除尘设备收集的一种固体废弃物。
它主要由无烟煤和烟煤燃烧过程中生成的、被捕集下来的细小颗粒物组成。
根据其粒径不同,可以将粉煤灰分为飞灰和炉渣两种类型。
飞灰是在炉膛内直接形成的,通常具有较高的活性。
炉渣是在锅炉的底部形成的,主要由颗粒物和重金属组成。
二、粉煤灰的特性1. 物理特性:粉煤灰的物理特性主要包括颗粒形态、粒度和密度等。
粉煤灰颗粒形态主要有球形、角状和不规则形状等。
粒度分布通常介于0.1-100微米之间。
粉煤灰的密度与其组成有关,一般在1.8-2.5 g/cm³之间。
2. 化学特性:粉煤灰中的化学成分主要有硅、铝、钙、铁、钾、钠等。
此外,粉煤灰还含有一定量的重金属元素,如铅、锌、镉等。
粉煤灰的化学成分对其后续的利用方式和环境影响具有重要的影响。
3. 活性特性:粉煤灰具有一定的活性,可以与水和氢氧化钙等物质反应生成水硬性胶凝材料。
这种活性与粉煤灰中的硅酸盐和其他化学成分有关。
通过调节粉煤灰的活性,可以实现对其利用效果的控制。
三、粉煤灰的利用粉煤灰可以作为主要或辅助原料在建筑材料、道路工程、水泥生产等方面得到广泛应用。
具体而言,粉煤灰可用作混凝土中的替代材料,以提高混凝土的强度和耐久性。
此外,粉煤灰还可以用于制备砌块、砂浆、石膏制品等,用作土壤改良剂等。
在道路工程领域,粉煤灰可用作稳定剂、防水剂和填料等。
四、粉煤灰的环境影响粉煤灰的利用对环境具有双重影响。
一方面,粉煤灰的利用可以减少固体废弃物的堆积和排放,减少对环境的负面影响。
另一方面,粉煤灰中存在的重金属元素和其他有害物质可能会对土壤、水体和空气造成污染,进而对生态系统和人体健康产生潜在风险。
【技术交流】粉煤灰的特征、综合利用的技术路线与产业化前景燃煤电厂的燃烧产物(Coal Combustion Products ,简称CCPs),包括粉煤灰(fly ash,简称FA),炉底灰(bottom ash,简称BA),炉渣(boiler slag,简称BS),流化床锅炉灰(fluidized bed combustion ash,简称FBC灰),以及半干法脱硫灰(semi dry absorption product,简称SDA脱硫灰)和脱硫石膏(flue gas desulphurization gypsum,简称FGD gypsum)。
一、燃煤电厂粉煤灰的特征(一)粉煤灰的形成过程煤粉以一定压力喷入炉膛,由于粒度、初始速度的不同,呈悬浮——沉降状态。
部分煤粉颗粒处于焰心部位,挥发分迅速从硅酸盐、铝酸盐粘土矿物质与固体碳之间的缝隙间逸出,比表面积迅速放大;固体碳完全燃烧;矿物质脱水、分解、氧化、部分熔融,比表面积逐渐缩小;烟气温度迅速降低,颗粒内部的气体来不及排出,形成包裹着气体、珠壁也带有大量微小的海绵状气孔的空心微珠。
部分煤粉颗粒由于粒度偏大、在高温区域停留时间过短,上述相变过程进行不充分,形成具有较高潜在活性的球形玻璃体。
还有少量煤粉颗粒燃烧不充分,形成多孔碳粒。
在锅炉尾部引风机的负压作用下,含有大量上述颗粒烟气流向炉尾,经除尘器过滤、收集、风选后获得的细小颗粒统称飞灰;风选分离出来、沉降下来的比较粗的颗粒称为炉底灰。
合称粉煤灰。
因此,粉煤灰是颗粒不均匀、矿物相组成复杂、活性多变的混合物,受到煤粉颗粒成分、粒度、燃烧温度、风压等多种因素的随机叠加影响。
工业发达国家因为煤种和火电厂燃烧条件单一,所以粉煤灰的特征相对稳定;而我国幅员辽阔,煤炭资源分布面广,各地工业发展水平不同,因此粉煤灰特征各异。
(二)粉煤灰的化学成分1、粉煤灰的主要化学成分粉煤灰的化学成分来源于煤粉的无机组分。
煤的无机组分包括粘土矿物、少量黄铁矿、方解石、石英等。
粉煤灰综合利用论文摘要:粉煤灰是典型一种废物再利用的物料,其在节能、环保方面的意义重大,目前粉煤灰利用主要在建筑材料、建筑工程和农业方面,大部分应用方式为直接添加,而改性粉煤灰以及粉煤灰精细化主要处于研究阶段。
粉煤灰与添加剂共同作用,以及粉煤灰中各种矿物成分的提取,是未来发展的重点。
前言粉煤灰不同于其他类型的工业废弃垃圾,粉煤灰再利用、质量稳定的性能是受很多因素影响,这决定了对于粉煤灰的利用必定是多方面、多途径的。
1粉煤灰在建筑材料方面的应用粉煤灰在建筑材料方面的应用约占粉煤灰综合利用的35%。
1.1粉煤灰烧结砖粉煤灰烧结砖占粉煤灰综合利用的30%~70%,目前主要是蒸压粉煤灰砖和烧结粉煤灰砖。
粉煤灰烧结砖虽然具有环保、节能、节地、外观美、节约水泥、重量轻、前景广阔等优点,但是其制备过程中和生产粘土砖一样,放出的气中含大量污染物,所以在充分利用粉煤灰制备烧结砖的同时要加强排放物的回收和利用。
1.2粉煤灰陶粒粉煤灰陶粒是以85%左右的粉煤灰,经成球工艺加工,焙烧成的一种轻质、坚硬具有明显蜂窝状的人造轻集料。
粉煤灰陶粒应用于以下几个方面:作为砂石的替代品,制备特种混凝土;用于处理废水;应用于筑路工程,提高抗滑性能;应用于软土地基和高寒地区,提高公路耐久性;应用于花卉保湿载体和无土栽培。
粉煤灰陶粒生产工艺较为成熟,不过主要以焙烧为主。
近期,刘子述等人采用免烧工艺,通过激发粉煤灰的潜在活性,并选用污泥、CaO 为添加剂,制备出的陶粒具有密度小、比表面积大、表面粗糙、吸附性和生化性好的特点。
1.3粉煤灰轻质墙材粉煤灰轻质墙材具有质轻、高强、隔热、保温、隔音、防潮、环保、不燃、可锯钻等特点,在船舶、建筑工程领域应用较多。
目前,粉煤灰轻质墙材发展方向着重于以粉煤灰为主料,加入激发剂或者以其他工艺固废为辅料,发展免烧工艺,制成轻质、自保温等节能特性的墙材。
1.4粉煤灰微晶玻璃以粉煤灰和废玻璃为主要原料制备微晶玻璃,不仅实现了工业固废的综合利用,而且研究表明,粉煤灰是制备钙铝硅系(CAS)微晶玻璃的良好材料。
基于碱激发原理的粉煤灰综合利用研究综述发布时间:2023-02-23T06:53:20.077Z 来源:工程建设标准化》2022年第19期10月作者:陈泽太[导读] 粉煤灰是从火力电厂燃煤烟气中收集而来,因我国能源结构现状造成其产生量居高不下,亟需综合利用陈泽太贵州铁建工程质量检测咨询有限公司摘要:粉煤灰是从火力电厂燃煤烟气中收集而来,因我国能源结构现状造成其产生量居高不下,亟需综合利用。
本文从粉煤灰综合利用现状、碱激发胶凝材料的优势、反应机理及性能进行阐述,以期为粉煤灰综合利用探索一条新路径。
关键词:碱激发;粉煤灰;综合利用;胶凝材料1. 粉煤灰综合利用现状分析粉煤灰(fly ash)是从火力电厂燃煤烟气中收集而来。
粉煤灰颗粒粒径小,干燥状态下的粉煤灰易于在空气中悬浮、流动,如若收集或处置不当,易造成大气污染,成为细颗粒物(PM2.5)的一部分,对大气环境及人体健康产生恶劣影响。
目前清洁能源(风能、太阳能)虽然快速发展,但是传统的燃煤发电仍然在能源机构中占据着重要地位,所以在未来一段时间内粉煤灰排放量也会居高不下,据统计2021年全国粉煤灰排放量超过6.5亿t(近年来我国粉煤灰排放量统计如图1所示)[1]。
国际环保组织2010年9月发布研究报告,该报告称:粉煤灰的综合利用率遭到了夸大宣传,而粉煤灰实际的综合利用率仅有30% 左右,其余都被堆放起来。
所以在2013年3月1日,国家发展和改革委员会等10部门新修订了《粉煤灰综合利用管理办法》,进一步规范和引导粉煤灰综合利用行为,推动粉煤灰综合利用健康发展。
图1近年来我国粉煤灰排放量统计[1]目前粉煤灰的综合利用主要集中在建筑材料、农业和化工行业。
如因具有形态效应、微细集料效应、化学活化效应广泛作为混凝土的矿物掺合料,制备墙体材料(粉煤灰砖、粉煤灰砌块、粉煤灰轻质板材),利用粉煤灰提取氧化铝,改性土壤,合成沸石分子筛等[2-3]。
2.碱激发胶凝材料的优势硅酸盐水泥是土木建筑、交通等工程中不可缺少的材料,用量巨大,但是硅酸盐水泥在生产过程中存在一定的缺陷: 生产硅酸盐水泥的过程中经过“两磨一烧”工艺,需要消耗大量燃料、不可再生资源(如粘土和石灰石等),并排放大量CO2 (一般来说,每生产1t水泥熟料约排放1tCO2) 和大量的粉尘,对环境和人类健康构成了严重威胁。
关于粉煤灰作用的调研报告关于粉煤灰作用的调研报告
一、粉煤灰的定义
粉煤灰,是一种余热利用材料,是含碳少、无燃烧渣、热值低的一种特殊煤。
它是在燃烧煤炭时,通过粉碎机处理得到的细小粉末。
粉煤灰通常是白色或灰色的,可以直接作为混凝土中的外加剂,增加混凝土的强度和耐久性。
二、粉煤灰的成分
粉煤灰的主要成分是氧化硅、氧化铝、氧化铁和氧化钙等。
同时还含有少量的碳、硫、磷、钠和钾等元素。
三、粉煤灰的作用
1、增强混凝土的强度
由于里面含有氧化硅和氧化铝等成分,所以粉煤灰能够进一步增强混凝土的强度。
同时,粉煤灰对水泥反应后的产物也有增强作用。
通过与水泥中的一些化合物反应,提高水泥中这些化合物的含量。
2、改善混凝土的耐久性
当粉煤灰与水泥混合后,粉煤灰里面的这些元素可以增加混凝土的密度,使得它更加耐久。
粉煤灰还能够降低混凝土的渗透性,从而降低混凝土的水泡率和质量。
3、提高水泥的流动性
粉煤灰通常被添加到混凝土中以提高混凝土的流动性。
在水泥中加入少量的粉煤灰,可以使混凝土的调配更加均匀,减少水泥漏斗时的积液。
四、粉煤灰的应用
目前,粉煤灰主要被用于混凝土中,特别是用于大坝、桥梁和公路等工程项目。
由于粉煤灰的优点,可以增加混凝土的强度和耐久性,因此被广泛认可。
粉煤灰在建筑材料中的应用越来越广泛,不仅可以减少原材料的消耗,还能使混凝土的性能得到提高。
未来,粉煤灰的应用将越来越广泛,为建筑行业的可持续发展发挥更大的作用。
燃煤电厂粉煤灰综合利用技术研究的开题报告
【题目】
燃煤电厂粉煤灰综合利用技术研究
【研究背景】
煤是我国最主要的能源之一,燃煤电厂是我国电力工业的重要组成部分。
燃煤电厂在发电过程中会生成大量的粉煤灰,如果不进行有效利用,会对环境造成很大的污染。
因此,对燃煤电厂粉煤灰的综合利用技术进行深入研究,不仅可以减轻环境负担,还可以降低企业生产成本,具有重要的现实意义和经济价值。
【研究内容】
本论文拟从以下几个方面进行研究:
1. 粉煤灰的组成与性质分析,包括热力学性质、颗粒物化性质、化学成分和微观结构等方面的研究。
2. 粉煤灰综合利用技术的研究,探讨目前国内外常用的粉煤灰综合利用技术,并对比分析各种技术的优缺点。
3. 粉煤灰在水泥、混凝土、建筑材料、填埋场等方面的应用研究,分析不同应用场景下的适用性、技术特点和经济效益等方面的问题。
4. 粉煤灰的处理技术研究,包括干法和湿法处理技术,探讨粉煤灰处理技术的可行性和可靠性,为实现粉煤灰的高效利用提供技术保障。
【研究意义和预期成果】
本论文的研究意义在于探索燃煤电厂粉煤灰的综合利用技术,对建设资源节约型、环境友好型社会具有积极的促进作用,也可以实现企业的节能减排和降低生产成本。
预期成果包括对粉煤灰组成、性质的深入认识、对国内外粉煤灰综合利用技术的比较
分析、以及粉煤灰在水泥、混凝土、建筑材料、填埋场等方面的优化利用方案等。
关于粉煤灰作用的调研报告一、背景介绍粉煤灰是煤炭燃烧过程中产生的固体废弃物,由于其具有较高的硅酸铝含量和粒径细小等特点,使其具备了一定的利用价值。
近年来,关于粉煤灰的利用进行了广泛的研究探讨,并取得了一系列成果。
本次调研旨在了解粉煤灰在各个领域的应用情况及其作用机理,以期为粉煤灰的进一步开发利用提供科学依据。
二、调研对象及方法调研对象:国内外相关研究机构、企事业单位、高校等。
调研方法:网络搜集、图书馆查阅、参观实地考察、专家访谈等。
三、调研结果1.水泥混凝土领域粉煤灰是水泥制造的重要掺合料,具有促进水化反应、提高凝结和硬化速度等作用,能够有效改善水泥的力学性能。
研究表明,适量掺入粉煤灰可大幅降低水泥生产能耗,减少CO2排放,对环境保护有重要意义。
2.路基填料领域粉煤灰在路基填料中的应用已逐渐得到认可。
研究发现,适当添加粉煤灰能改良土壤,提高路基填料的力学性能和抗渗透性能。
此外,粉煤灰还能有效减少土壤膨胀和结冻融化所产生的损害,从而延长路基的使用寿命。
3.环保领域粉煤灰在环境污染治理中发挥着重要作用。
研究表明,粉煤灰具有很好的吸附能力,能够吸附重金属离子和有机污染物。
此外,粉煤灰还可以应用于废水处理中的絮凝剂、脱硫剂、排污剂等方面,有效减少了污染物的排放和处理成本。
4.建筑材料领域粉煤灰可应用于砖、砂浆、石灰等建筑材料的生产中。
研究发现,适量添加粉煤灰能提高建筑材料的强度、耐久性和耐候性,并减少能耗和碳排放。
此外,粉煤灰还可用于制备高性能混凝土、泡沫玻璃等建筑材料,具有很高的市场潜力。
四、调研结论通过对粉煤灰的调研,可以得出以下结论:1.粉煤灰具有较高的综合利用价值,在水泥混凝土、路基填料、环保和建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
2.适量添加粉煤灰能够提高材料的力学性能、耐久性和环境适应性。
3.粉煤灰的应用有利于降低生产成本、减少能耗和碳排放,对可持续发展具有积极意义。
4.粉煤灰的应用还需要进一步完善相关政策,推动产业化技术进程和市场化推广。
粉煤灰综合利用技术研究借鉴常规粉煤灰研究方法,通过X射线等微观观察手段分析流化床粉煤灰,对比常规粉煤灰及高炉矿渣的组成,研究其基本物质组成、比例以及晶体结构和玻璃体组成,分析确定影响活性激发的组成部分,本项目研究的流化床粉煤灰是在850℃—950℃低温烧结而成,活性很低。
由于低温烧结的流化床粉煤灰中玻璃体的聚合度高,低聚物的含量仅有百分之几,只采用常规化学活化作用效果不大。
为了激活此类流化床粉煤灰:项目通过优选复合质子碱类处理剂打断Al-O,Si-O及Al-O-Si 键,使其聚合度降低,表面游离的键成活性,易与Ca(OH)2反应生成水化铝酸钙和水化硅酸钙,具有胶凝性;同时添加物理活性材料,对其玻璃体中的Al2O3作用,促进混合材玻璃体中活性Al2O3的溶出,加快体系中粉煤灰的火山灰反应速度,促进了粉煤灰玻璃体的解聚。
通过上述质子碱、高效物理活性材料综合作用研发出高效流化床粉煤灰激活剂和激活方法,使在常态无活性的流化床粉煤灰强度活性指数≥70%(参照《GB/T 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中强度活性指数要求)利用激活后的低温流化床粉煤灰体系固化性能特征,设计低温和高温下流化床粉煤灰激活方式和激活体系,实现可控固化,满足将流化床粉煤灰应用于高温调剖封堵和泥浆池固化等油田生产领域的需要。
实现保护环境和节能减排,创造经济效益的目的。
循环流化床燃烧技术是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术,其主要特点在于燃料及脱硫剂经多次循环,反复地进行低温燃烧和脱硫反应,炉内湍流运动强烈,不但能达到低NO x(氮氧化物)排放、90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率,而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点,因此在国际上得到迅速的商业推广。
我国近几年来也有近千台循环流化床锅炉投入运行或正在制造当中。
在我国目前环保要求日益严格,电厂负荷调节范围较大、煤种多变、原煤直接燃烧比例高、国民经济发展水平不平衡、燃煤与环保的矛盾日益突出的情况下,循环流化床燃烧技术已成为一种高效低污染的新型燃烧技术。
北京工业大学工学硕士学位论文图3—2液态排渣炉的粉煤灰颗粒Fig3—2Panicleofliquidemissionboilerflyash3.2.3循环流化床锅炉粉煤灰的成分及特点1.循环流化床锅炉粉煤灰的化学成分特点:从表2.3可以看出,循环流化床锅炉粉煤灰化学成分的特点是以Si02为主,A1203和Fe203的含量取决于煤种,CaO的成分较低。
图3—3循环流态化锅炉粉煤灰颗粒Fig.3—3P”ticleofrecirculationfluidbedboilerflvash北京工业大学工学硕士学位论文Si—O键:酸性较强的阴离子主要激活Al一0键。
形成含Si和Al的水榴子石类、c—s—H和AFt等水化产物。
2.采用碱性激发的粉煤灰水化后的微结构:从图4—1扫描电镜观察中可以看到,在碱性激发剂的作用下,粉煤灰玻璃球的表面参与了反应,水化28d时已形成大量的针柱状的水榴子石类矿物。
从图4—2可以看到,随着水化龄期的延长,达到730d时,参与反应的玻璃球逐渐增多,而水榴子石的尺寸也逐渐增大。
图4—1水化28d粉煤灰玻璃球周围长满针、柱状的水榴子石Fjg.4—1Acicularandcolumnarhydrogarnetaroundflyashmarble图4—2水化730天的粉煤灰砌块中树枝状的水榴子石Fig4—2Dendritichydr098rnetlnflyashblock(hydrationage730d)成。
还可以看到较多的没有参与反应的块状硅酸盐玻璃。
水化7天后,水榴子石矿物尺寸明显增大,数量明显增多,如图4—4所示。
图4-4水化7天砂浆中的针、柱状水榴子石Fig.4—4Acicularandc01umnarhydrogarnetinflyashcementmortar(hydrationage7d)~^l肌A。
竖/ca以,。
能谱成分分析E1ementkRation—ZAF—Wei吐t%_Atom%一OO.031440.172814-^37628.382lMgO01574O.6425I.93132.5159Al001357O73031.465417201Si0.112】50.842410.4954118354S0.011380.89341.00460.9923KO01233091141.06690.8642Ca0.74677O927363.482950.1649FeO056610.71806.21593.5251图4—5a)能谱分析图谱Fig4—5a)ESAillustrationofAcicularandcolumnarhydrogarnetinflyashcementⅢortar(hydrationage7d).22.苎:耋至量望型墼堡壅笪垄望尘垄呈窒堑篓耋呈,。
,,,,,,,,,,图4—5b)粗大树枝状的含s水榴子石和成团分布的细毛绒状的C—S—HFig.4—5b)Thickdendriticsulfurhydrogarnetandagglo瑚erating忱lnflocculente—S—H8J2砦鬟从。
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.k/以擘C—S.H的能谱成分分析EIementl最“on—ZAF—Weight%.Atom%一O003144O.172814.337628_3821M£O.01574064251.93132.5159AlO.01357073031.46541.7201Si0.11215O.8424】0.495411.8354SO011380.89341.00460.9923K0.012330.91141.0669O.8642CaO.746770.927363.482950.1649FeO.05661O.7180621593.5251图4—6a)c—S—H的能谱图Fig.4—6a)ESAi11ustrationofC—S—H.23.析成分着零灞i静譬爵强墨钞韧【;匕_甄董娜r垂醪曼鬻番引羹薹l暮;tlgi.;¥i;§臻鹱魏黪蕊%瑟删≮引翳粥“燕凝型羹萎霉蚕,i!|妻耋霪滩笔墨型要瑟璧囊鎏蠢妻雾豢蟊噶≯隧碧哪谣剞鹾琅带惮湍嘴焉溪禹痉≮涵;强豁4j§墼壁l。
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些鎏当垄垒耋鏊型塑婆,,,,,!,,一图4—8增钙液态渣水化形成的水榴子石(cAS)类水化产物同时,因为有些锅炉的燃煤中含硫(s)量较高,如表2—2中“华能”热电厂增钙粉煤灰中含有较高的S03,碱性激发剂中也含有一定数量的硫酸盐。
因此,该种粉煤灰水化产物中含有较多的AFt,而且形成的AFt首先填充水泥石的空隙,使粉煤灰制品致密,如图4—9所示。
也有的AFt形状如粗大的树枝状,如图4.10所示。
此外,在多数情况下扫描电镜还观察到AFt与水榴子石水化产物交叉均匀分布,如图4—11所示。
图4—9孔洞中薄片状的AftFig4—9ThinsectionAftinpoth01e,。
:!,,,姜尘窒鎏些鲨塑些蛰型塑鳖坠—,——一图4—10树枝状的Af‘Fig.4—10Dend1.iticAft图4—1l水榴子石(cAs)与AFt交叉分布Fig4—11CASandAftcros—ply4.3本章小结固态排渣煤粉锅炉粉煤灰大部分属于低钙粉煤灰,循环流化床锅炉粉煤灰也属于低钙粉煤灰。
低钙粉煤灰主要激发硅铝酸盐玻璃的活性。
在碱性较强的阳离子和酸性较强的阴离子团的复合激发下,可以使硅酸盐玻璃中的si和Al活化。
液态排渣锅炉的粉煤灰多数属于增钙粉煤灰该种粉煤灰含有大量的硅铝酸盐玻璃球,该种玻璃球含钙较高,而且含有大量空隙。
因此,水化活性较高。
少数粉煤灰可以直接使用,多数粉煤灰在碱性激发剂作用下,可以发挥较好的强度。
因而抗冻性能也不断提高。
图5—1掺7%固化剂水化7天的粉砂土Fig,5一lLoessaddition7%soilstabilizerafterhydration7d5.1.3土壤固化剂的主要性能以北京地区的亚粘土、南宁的粘土和西北地区的粉砂土为例,土壤固化剂的掺入量为干土重量的8~10%,在相对湿度>95%、温度为20±2℃的养护室内养护,其7天(养护6天后再泡水l天)和28天的无侧限抗压强度结果如表5.1所示。
表5—1不同种类土壤的无侧限抗压强度龄期不同种类粘土的强度肝ad北京亚粘土南宁粘土西北粉砂土72.5~3,52.0~3,O2.5~35283.5 ̄4.53.0叫.030q.O从表5—1可以看出,对于难固结的不同土壤,必须采用不同的固化剂配方。
方能达到较高的7天强度。
5.2采用固体排渣锅炉粉煤灰生产粉煤灰空心砌块5.2.1概况粉煤灰小型空心砌块是我国墙体材料改革中要大力发展的一种新型墙体材—,!—。
,———!茎錾型窒塑彗塑鍪圣—,:,!—一料,也是替代粘土砖的理想材料。
为了保护耕地,保护环境,节约能源,北京市建委己规定所有建筑工程一律停止使用粘土实心砖。
粉煤灰砌块不仅可以实现节约土地、节省能源、保护环境的目的,还可以美化市容、缩短建设工期、降低建筑造价、丰富我国的建筑结构和装饰形式。
粉煤灰空心砌块分为承重砌块和框架结构建筑用的非承重砌块。
承重粉煤灰空心砌块具有后期强度高、耐久性好,而且具有设计灵活、施工方便、节省能源、综合造价低等优点。
可广泛应用于民用建筑。
非承重粉煤灰砌块具有质轻、保温、隔热、隔音、抗冻、块重适宜、施工方便、工效高、砂浆粘接力强等特点。
适用于框架结构的内外墙体及一般建筑物的加层。
承重与非承重的粉煤灰空心砌块的原料主要是混合的湿排粉煤灰。
通过我们对这类活性较低的湿排粉煤灰微观及亚微观结构的研究,掌握了粉煤灰激发后形成的主要水化产物及其对力学性能影响的规律,为大量使用这种粉煤灰提供理论依据。
5.2.2采用固体排渣锅炉湿排粉煤灰制作粉煤灰空心砌块的研究1.原材料(1)粉煤灰:本实验采用的主要原料为沈阳产固体排渣锅炉的湿排粉煤灰,其化学成分如表2—1所示。
图5—2a)炉渣的网状结构a)Reticularstructureofboilerash图5—2b)炉渣成分的能谱分析Fig5—2Fig.5—2b)ESAi11ustrationofbo订erash北京工业大学工学硕士学位论文性组分主要为粉煤灰中大量硅铝质玻璃。
炉渣的硅铁铝玻璃也稍有活性。
从龄期3天的粉煤灰制品的sEM分析中可以发现,在有激发剂的粉煤灰制品中,3天已有水化产物形成,此时主要是水泥与粉煤灰的水化,水化产物为C—S—H、c“OH)2(图5—4)、水化铝酸盐(图5—5)、AFt(图5—6)等。
说明激发荆破坏了粉煤灰铝硅酸盐玻璃的硅氧键和铝氧键,提高了粉煤灰的活性。
图5—4粉煤灰空心砌块中的过渡矿物ca(OH),(水化3d)Fig.5—4TransitionalhydrateCa(oH)2inflyashhollowblock(3d)图5—5粉煤灰空心砌块中的水化铝酸盐矿物(水化3d)Fig.5—5calciu叭aluminatehydrateinflyashh01lowblock(3d)釜:耋塑堡茎盟釜奎窖旦互蚕图5—6粉煤灰空心砌块中少量的Aft(水化3d)Fig.5—6A1ittleAftinflyashhollowblock(3d)图5—7粉煤灰空心砌块中的c—S-H凝胶(水化7d)Fig.5—7C—S_Hinflyashh0110Wblock(7d)图5—8粉煤灰空心砌块中的网状水化产物(水化30d)Fig.5—8Reticularstructurehydrateinflyashhollowblock(30d).35.图5—9粉煤灰空心砌块中的水榴子石(水化60d)Fig.5—9Hydrogarnetinflyashh。
1lowblock(60d)图5一lO长龄期的粉煤灰空心砌块中网状分布的c_S-H凝胶(2年)Fig.5—9ReticularstructureofC—S_Hin10nghydrationageflyashhollowb】ock(2years)随着水泥水化的不断进行,c“OH)2与粉煤灰玻璃球中的si02产生火山灰反应,扫描电镜看到(图5—7),7天的粉煤灰制品中c—s—H凝胶明显增多。
7天到1个月(图5-8),c—s—H凝胶的量越来越多,此时水化进入第1个高潮。
强度也明显提高(图5.3)。
当粉煤灰制品水化进入2.5个月时,大量粉煤灰参与反应,使水化进入第2个高潮。
此时,除了原有的水化产物外,还发现水榴子石矿物(图5—9),且随龄期延长其含量逐渐增加,这说明激发剂继续激发了粉煤灰的活性,强度又有明显提高。
5个月以后,由于激发剂加入量较少,因此基本反应完了,加之部分C“O功2不断被碳化,形成caC03,没有更多的水化产物形成,但从长期龄(2年)粉煤灰制品的微观分析(图5.10)结果看,水化产物并没有随龄期粉煤灰的激发机理及综合利用的研究作者:刘光华学位授予单位:北京工业大学1.参考文献2.王福元.吴正严粉煤灰利用手册 19973.陈稳.韩秀丽粉煤灰综合利用现状及发展趋势[期刊论文]-洁净煤技术 2004(3)4.李顺.张召述.刘守庆低质粉煤灰活化技术研究[期刊论文]-化工环保 2004(z1)5.鄢朝勇低等级粉煤灰的活化处理与应用技术研究[期刊论文]-粉煤灰综合利用 2004(1)6.刘德春.卢忠远低等级粉煤灰的粒径对干粉砂浆性能的影响[期刊论文]-新型建筑材料 2004(11)7.李建平.倪文.陈德平.汪坤粉煤灰-CaO胶凝尾矿免烧建筑材料的显微形貌特征及反应机理研究[期刊论文]-地质论评 2003(2)8.邹海清不同活化剂对粉煤灰活性激发的影响研究[期刊论文]-采矿技术 2004(4)9.周会成活化粉煤灰试验研究[期刊论文]-河南建材 2003(4)10.孙俊民.姚强.曹慧芳.刘刚.王彦武.赵旭东燃煤固体产物的资源特性与应用前景[期刊论文]-粉煤灰 2004(4)11.严捍东矿物掺合料早期水化活性的测试和分析[期刊论文]-材料科学与工程学报 2005(3)12.Tarun R naik Enhancement in Mechanical Properties of Concrete,Due to Blended Ash 1996(01)13.R F Feldman.G G Carette.V M Malhotra Studies on Mechanism of Development of Physical and Mechanical Properties of High Volume Fly Ash Cement Pastes 1990(02)14.白建飞湿排粉煤灰的改性[期刊论文]-粉煤灰 2004(6)15.关丽娜.王政.李家和湿排粉煤灰活化及其胶凝材料的研究[期刊论文]-低温建筑技术 2005(1)16.R M Clark.J I Gillean Resource recovery planning and management 198117.崔崇.江金国.马碧涛湿排粉煤灰的活化及其应用研究[期刊论文]-粉煤灰综合利用 2005(1)18.乔秀臣.林宗寿.寇世聪.潘智生废弃粉煤灰火山灰活性的研究[期刊论文]-武汉理工大学学报 2003(8)ngley W S.Carette G G.Malhotra V M Structural Concrete Incorporating High Volumes of ASTM Class F fly Ash 198920.Horiuchi S.Kawaguchi M.Yasuhara K Effective Use of Fly Ash Slurry as Fill Material[外文期刊] 200021.Feldman R F.Carette G G.Malhotra V M Studies on of Development of Physical and Mechanical Properties of High-volume Fly Ash cement Pastes 199022.Poon C S.Zhou F P.Wong Y L Properties of Fly Ash modified Cement Mortar aggregate Interfaces 199923.Shi Cai jun.Robert L Day Comparison of Different Methods for Enhancing Reactivity of Pozzolans[外文期刊] 200124.Katz A Microscopic study of Alkali-activated Fly Ash 199825.杨红彩.郑水林粉煤灰的性质及综合利用现状与展望[期刊论文]-中国非金属矿工业导刊 2003(4)26.林彤粉煤灰加固软土地基的室内配方试验研究 2004(ZK)27.刘再姣.赵正齐.曾三海.王功勋工业废料加固土的试验研究[期刊论文]-湖北工学院学报 2004(5)28.Shenbaga R Kanirig.Vasant G Havanagi Behavior of Cement stabilized Fiber reinforced Fly Ash soilMixtures 2001(02)29.Erdal Cokca Use of Class C Fly Ashes for the Stabilization of an Expansive Soil[外文期刊] 2001(03)30.Nilo Cesar Consoli Behavior of Compacted Soil Fly Ash Carbide Lime Mixtures 2001(02)31.庄心善.王功勋.曾三海.田苾工业废料加固土的试验研究[期刊论文]-水泥工程 2004(4)32.施惠生.娄旻邦用低品位粉煤灰作细骨料研制砼小型空心砌块[期刊论文]-粉煤灰综合利用 2004(6)33.李时亮粉煤灰的颗粒组成特点及其对工程性质的影响[期刊论文]-路基工程 2003(z1)34.钱文勋粉煤灰早期活性激发及其机理研究[学位论文]硕士 200235.杨南如无机非金属材料测试方法 20021.梁慧粉煤灰活性效应研究[学位论文]2007本文链接:/Thesis_Y890675.aspx。