粉煤灰激发剂

广东建材2011年第8期1引言粉煤灰又称飞灰，是一种颗粒非常细以致能在空气中流动并能被特殊设备收集的粉状物质。

我们通常所指的粉煤灰是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出、被收尘器收集的物质。

我国煤炭资源丰富，能源生产以火力发电为主，是粉煤灰排放大国，每年超过１亿吨［１］，粉煤灰大量占用土地，严重污染环境，已经成为国民经济持续发展的障碍。

因此，粉煤灰的资源化成为我国可持续发展战略的重要组成部分［２］。

长期以来，在所利用的粉煤灰中大部分是用于建筑材料和筑路材料，这主要是基于对粉煤灰中活性组分的利用。

然而由于粉煤灰特殊的结构及化学稳定性，其在应用的过程中活性发挥非常缓慢，因此，粉煤灰活化技术成为人们近年关注的热点［３，４］。

2粉煤灰活性来源粉煤灰的活性一般包括物理活性和化学活性。

2.1物理活性粉煤灰的物理活性产生的效应包括颗粒（形态）效应、微集料效应和密实（火山灰）效应［５］。

粉煤灰的颗粒效应泛指由其颗粒的外观形貌、内部结构、颗粒级配等物理性状所产生的效应。

粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，球形玻璃微珠在掺粉煤灰体系中起到润滑、滚动作用，系统流动性、和易性改善的同时，增加了保水性和均匀性，降低了需水量［６］；微集料效应是粉煤灰颗粒充当微小集料，使集料的匹配更加合理，填充率提高；密实效应是微集料效应和火山灰效应共同作用的宏观表现，使粉煤灰形成类似托勃莫来石次生晶相，填充系统的孔隙，提高密实度。

2.2化学活性粉煤灰的化学活性是指粉煤灰的火山灰性质，它来源于熔融后被迅速冷却而形成的玻璃态的颗粒中可溶性的ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等活性组分。

活性的ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３在有水存在时，可以与Ｃａ（ＯＨ）２反应，生成水化硅酸钙（Ｃ－Ｓ－Ｈ）和水化铝酸钙（Ｃ－Ａ－Ｈ）。

粉煤灰中的玻璃体越多，火山灰化学反应性能越强，然而粉煤灰中的玻璃相结构致密，聚合度高，可溶性ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３少，其早期化学活性低，因此，要提高粉煤灰的利用率，提高粉煤灰的早期活性将是一个突破口。

粉煤灰的化学活性及激活方法摘要：粉煤灰是一种对环境产生严重污染的工业固体废弃物，但粉煤灰中含有大量以活性氧化物SiO2和Al2O3为主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是制备水处理絮凝剂（化学活性）的好原料。

化学活性是指其中的可溶性SiO2、Al2O3等成分在常温下与水和石灰缓缓反应，生成不溶、稳定的硅铝酸钙盐的性质，也称火山灰活性。

需要说明的是，有些粉煤灰本身含有足量的游离石灰，无须再加石灰就可和水显示该化学活性。

本文主要介绍了粉煤灰的化学活性激活的三种方法，其中对于目前使用最广泛的碱性激发法做了重点介绍。

关键词：粉煤灰、化学活性、火山灰活性、激活正文：粉煤灰化学活性的决定因素是其伭瞄玻璃体含量、玻璃体中可溶性的SiO2、Al2O3唫量及玻璃体解聚能力。

决定粉煤灰潜在化学活性的因素是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性SiO2、Al2O3含量及玻璃体解聚能力。

由此可知要提高粉煤灰的早期活性,必须破坏表面≡Si-O-Si≡O和≡Si-O-Al≡网络构成双层保护层,使[SiO4]、[AlO4]四面体形成的三维连续的高聚体变成单体或双聚体等活性物。

为下一步反应生成C-S-H,C-A-H等胶凝物提供活性分子粉煤灰的活性是粉煤灰颗粒大小、形态、玻璃化程度及其组成瞄翼合反映，也是其应用价值大小的一个重要参数。

粉煤灰的活性大小不是一成不变的，它可以通过人工手段激活。

常用的方法有如下三种：1 机械磨碎法机械磨碎对提高粉煤灰的活性非常有效。

通过细磨，一方面粉碎粗大多孔的玻璃体，解除玻璃颗粒粘结，改良表明特性，减少配合料在混合过程的摩擦，改善集料级配，提高物理活性（如颗粒效应、微集料效应）；另一方面，粗大玻璃体尤其是多孔和颗粒粘结的破坏，破坏了玻璃体表面坚固的保护膜，使内部可溶性的SiO2、Al2O3溶出，断键增多，比表面积增大，反应接触面增加，活化分子增加，粉煤灰早期化学活性提高。

2水热合成法粉煤灰是在高温流态化条件产生的，其传质过程异常迅速，在很短的时间（约2～3s）内被加热至1100～1300℃或更高温度，在表面张力作用下收缩成球形液滴，结构迅速变化，同时相互粘结成较大颗粒，在收集过程又由于迅速冷却，液相来不及结晶而保持无定形态，这种保持高温液相结构排列方式的介稳结构，内能结构处于近程有序，远程无序，常温下对水很稳定，不能被溶解（无定型态SiO2是可溶的）。

粉煤灰活化方法总结（1）添加碳酸钠和氢氧化钠助剂，在700℃煅烧2h，随后酸浸，可以显著提高其中氧化铝和氧化铁的溶出率，可达到95%的高溶出率。

【粉煤灰活化提取铝铁的研究】（2）酸激发：粉煤灰活性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。

酸激发的实质是破坏粉体的表面结构，以达到加快早期反应的目的，常用的强酸有硫酸、盐酸和硝酸，其中硫酸的激发效果最好。

碱激发：粉煤灰活性的碱激发主要是增加浆体的OH-浓度，促使Si-0、A1-0键的断裂,提高粉煤灰的早期反应速率。

【粉煤灰活性的激发及其机理研究】（3）焙烧温度380℃，焙烧时间1h，硫酸铵/粉煤灰质量比4:1，铝的浸出率可达92.65%；焙烧温度900℃，焙烧时间1h，碳酸钠/粉煤灰质量比1：1，在此条件下，铝浸出率可达92.23%。

【高铝粉煤灰硫酸铵与碳酸钠焙烧活化对比研究】（4）当粉煤灰与碳酸钠的质量比为1：0.8，在850℃煅烧2h，在硫酸质量分数为25%，液、固比为５，酸浸温度为98℃，酸浸时间为2h时，粉煤灰中氧化铝的浸出率最高，可达94%。

【碳酸钠助熔粉煤灰提取Al2O3的研究】（5）将烘干的粉煤灰（原灰）与一定浓度的硫酸按比例加入到自制高压釜中，于烘箱内于烘箱内加热浸出浸出结束，反应器冷却至50℃以下。

再用4倍硫酸溶液体积的热水过滤。

结果表明：浸出温度和时间对Al2O3浸出率影响较大，硫酸浓度影响较小；在浸出温度180℃、浸出时间5h、液固体积质量比5：1、硫酸初始浓度3.7mol／L条件下，Al2O3浸出率达94.16％，Fe2O3浸出率为95.1％，其他杂质浸出率都较低。

【用硫酸从粉煤灰中直接浸出氧化铝】（6）硫酸氢铵煅烧法：在400℃下，Al2O3:NH4HSO4=1:8混合比，进行煅烧1h，然后再酸溶。

【Kinetics of SiO2 leaching from Al2O3 extracted slag of】（7）机械活化对粉煤灰烧结熟料中氧化铝溶出率的影响，微波辐射活化对粉煤灰烧结熟料中氧化铝溶出率的影响。