粉煤灰中未燃组分及其存在形态的研究

【综　述】我国粉煤灰化学成分与理化性能及其应用分析刘　全1，白志民1，王　东2，汪溢汀2(1.中国地质大学(北京),北京　100083；2.黄石市鑫溢新材料科技有限公司，湖北 黄石　435109)【摘　要】本文收集了我国粉煤灰化学成分和理化性能有关的近600个样品的数千个数据，通过数据统计分析，给出了SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3等氧化物以及标准稠度需水量、强度活性指数、密度、体积密度等理化性能的变化范围及平均值；对粉煤灰主要氧化物和典型理化性能的变化特点和规律及其影响因素进行了讨论；对粉煤灰作为水泥、混凝土以及硅酸盐建筑制品原料的化学成分和理化性能特征进行了分析；对粉煤灰SiO2和Al2O3含量与物相组成关系以及高铝粉煤灰、循环流化床粉煤灰、钾和钠含量较高的粉煤灰的应用进行了归纳；还介绍了一种基于粉煤灰化学成分和物相组成并与应用相联系的分类方法。

【关键词】粉煤灰；化学成分；理化性能；应用分析【中图分类号】TQ536.4 【文献标识码】A 【文章编号】1007-9386(2021)01-0001-09 Chemical Composition and Physicochemical Properties of Fly Ash and Its ApplicationLIU Quan1, BAI Zhi-min1, WANG Dong2, WANG Yi-ding2(1.China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China;2. Huangshi Xinyi New Material Technology Co., Ltd., Huangshi 435109, China)Abstract:The research of chemical composition and physicochemical properties is the basis of industrial application of fly ash. In this paper, the chemical composition and physicochemical properties of nearly 600 samples of fly ash from China were collected. Through statistical analysis of the data, the variation range and average values of SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, SO3, ignition loss, water requirement of cement normal consistency, strength activity index, density and volume density were given. The variation characteristics and laws of the main oxides and typical physicochemical properties of Fly ash in China and their influencing factors were analyzed. The chemical composition and physicochemical properties of fly ash as raw materials of cement, concrete and Portland building products are discussed. The relationship between SiO2 and Al2O3 of fly ash and phase composition, as well as the applications of high-alumina fly ash, circulating fluidized bed combustion fly ash and high potassium and sodium fly ash are discussed. This paper also introduces a classification method based on chemical composition and phase composition of fly ash.Key words: fly ash; chemical composition; physical and chemical properties; application长期以来，煤炭一直是我国火电发电的主要燃料，2017年用于火力发电的煤炭总量约为19.0025×108t[1]，占国内煤炭总消耗量的49.26%，相应产生了6.86×108t粉煤灰。

现代矿业MODERN MINING总第625期2021年5月第5期Serial No.625May.2021粉煤灰资源化综合利用研究现状王迪1乔亮2龚浩2陈圣贺2余轩和2(1.内蒙古科技大学矿业研究院；2.乌海市公乌素煤业有限责任公司)摘要为最大资源化利用工业固体废弃物粉煤灰，减少粉煤灰对生态及环境造成的危害，通过分析粉煤灰的理化性质，对其在建筑、农业、环境保护、高附加值等领域的综合利用方式进行了研究o研究得出了粉煤灰在各行业领域的资源化利用途径以及目前所存在的问题,并针对存在的问题提出了应对措施，从而有效提高粉煤灰的综合利用率o关键词粉煤灰资源化综合利用发展趋势D0I：10.3969/j.issn.1674-6082.2021.05.005据资料显示,2019年全球煤炭总产量76亿t,中国约38亿t,全球占比接近50%o2019年我国煤炭消耗量28.10亿t,2020年原煤产量38.4亿t,煤炭进口量3.04亿t,较2019年同比增长1.5%。

粉煤灰是燃煤电厂煤粉燃烧后所产生的一种固体颗粒，属于大宗工业固体废渣之一，也称“飞灰”，排放量巨大。

2016年和2017年，我国粉煤的排放量分别达到了6.55亿t和6.86亿t,不仅造成了环境污染，而且其中含有的重金属对植被、人体都有极大的危害。

目前，国内外对粉煤灰的利用程度有所差异，2016年全球粉煤灰产量约11.43亿t,平均利用率约60%,其中，中国、美国、欧盟、印度的利用率分别约为70%,54%,90%,63%［1］。

本文对粉煤灰的理化性质以及主要利用途径进行论述，探讨粉煤灰资源化存在的问题与发展前景，为我国粉煤灰的合理利用提供参考。

1粉煤灰的特性1.1物化性质粉煤灰是一种灰色、白色或黑色的粒径不均匀的球状物，由结晶体、玻璃体和少量未燃炭组成，同时也是一种碱性含量高的氧化物,具有结构致密、化学性质相对稳定的矿物,粒径0.5〜300“m。

我国粉煤灰比表面积300〜500m2/kg,在平均密度上相对较小，约2.1g/cm3［2］，化学成分主要包含AW j'SiO?、Fe。

粉煤灰的形貌、组成分析及其应用粉煤灰的形貌、组成分析及其应用一、引言粉煤灰是在燃煤发电和工业煤燃烧过程中产生的一种固体废弃物。

由于其具有一定的活性和各种物化性质，粉煤灰被广泛应用于建筑材料、道路工程、水泥制品、环境工程等领域。

粉煤灰的形貌和组成分析对于确定其应用的可行性和效果有着重要的影响。

二、粉煤灰的形貌分析1. 粉煤灰的形貌特征粉煤灰的形貌多种多样，主要根据其形状、尺寸和颜色进行分类。

根据形状可分为球形、块状、颗粒状等；根据尺寸可分为粗颗粒、细颗粒等；根据颜色可分为灰色、黑色等。

粉煤灰的形貌与燃煤的特性、燃烧温度和煤种等因素有关。

2. 粉煤灰的显微观察通过显微观察可以进一步了解粉煤灰的形貌特征。

利用扫描电子显微镜（SEM）可以观察到粉煤灰颗粒的表面形貌，如表面平整度、颗粒大小和形状等；利用透射电子显微镜（TEM）可以观察到颗粒内部的微观结构和组成。

三、粉煤灰的组成分析1. 主要化学成分粉煤灰的主要化学成分主要包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等。

其中，SiO2和Al2O3是粉煤灰中最主要的成分，占总量的大部分，其含量的高低直接影响到粉煤灰的活性。

2. 微量元素和有害物质粉煤灰中还含有一些微量元素和有害物质，如重金属元素（Cd、Pb、Cr等），放射性元素（U、Th等）等。

这些元素和物质的含量和形态对粉煤灰的应用具有一定的限制和影响，需要进行精确的分析和评估。

四、粉煤灰的应用1. 建筑材料粉煤灰作为建筑材料的添加剂，可以改善混凝土的工作性能、提高抗压强度、增加耐久性和减少裂缝。

此外，粉煤灰还可用于制备灰浆、砖块、地砖等。

在建筑行业的应用中，粉煤灰已经取得了较好的效果。

2. 道路工程粉煤灰在道路工程中的应用主要包括路基填料、路面沥青混合料和路面修补材料等。

粉煤灰可以增强路基的稳定性和承载能力，提高路面的抗水蚀和耐久性，降低道路噪音等。

3. 水泥制品粉煤灰作为水泥制品的一种添加剂，可以提高水泥的流动性、强度和耐久性。

粉煤灰和硅灰的化学组分
粉煤灰的化学成分与矿物组成
粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。

因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在48%左右，氧化铝含量在27%左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。

不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。

粉煤灰以玻璃质微珠为主，其次为结晶相，主要结晶相为莫来石、磁铁矿、赤铁矿、石英、方解石等。

玻璃相是粉煤灰的主要结晶相，粉煤灰玻璃质微珠及多孔体均以玻璃体为主，玻璃体含量为50%～80%，玻璃体在高温缎烧中储存了较高的化学内能，是粉煤灰活性的来源。

莫来石是粉煤灰中存在的二氧化硅和三氧化二铝在电厂锅炉燃烧过程中形成的。

SEM下偶尔可以见到莫来石的针状形集合晶体，莫来石含量在1.3%～3.6%之间，其变化与煤粉中三氧化二铝含量及煤粉燃烧时的炉膛温度等诸多因素有关。

磁铁矿和赤铁矿是粉煤灰中铁的主要赋存状态，一般磁铁矿含量较高。

石英为粉煤灰中的原生矿物，常呈棱角状，不规则粒径，含量不高。

粉煤灰一.粉煤灰简介从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。

粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉，其中90%以上为湿排灰，活性较干灰低，且费水费电，污染环境，也不利于综合利用。

1.粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。

这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。

在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。

随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。

在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

2.粉煤灰的外观特性粉煤灰外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑色之间变化。

粉煤灰的颜色是一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异。

在一定程度上也可以反映粉煤灰的细度，颜色越深粉煤灰粒度越细，含碳量越高。

粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。

通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。

粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5~300μm。

并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%—80%，有很强的吸水性。

3.粉煤灰的组成粉煤灰的化学组成我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。

其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。

粉煤灰的元素组成(质量分数)为：O 47.83%，Si 11.48%～31.14%，A1 6.40%～22.91%，Fe 1.90%～18.51%， Ca 0.30%～25.10%，K 0.22%～3.10%，Mg 0.05%～1.92%，Ti 0.40%～1.80%，S 0.03%～4.75%，Na 0.05%～1.40%，P 0.00%～0.90%，C1 0.00%～0.12%，其他0.50%～29.12%由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。

国内外粉煤灰制品研究现状综述粉煤灰是燃煤过程中产生的一种废弃物，由于其含有丰富的矿物质和特殊的物理和化学性质，被广泛应用于建筑材料和环境保护领域。

本文将对国内外粉煤灰制品的研究现状进行综述，旨在了解粉煤灰制品的应用前景和发展趋势。

一、国内粉煤灰制品研究现状近年来，国内在粉煤灰制品的研究与应用上取得了显著进展。

国内许多学者和研究机构对粉煤灰制品进行了深入的探索和研究。

在建筑材料领域，粉煤灰被广泛应用于水泥、混凝土、砌块、砖等制品中，以提高材料的力学性能和耐久性。

同时，在环境保护方面，粉煤灰在污水处理、废水处理和土壤修复等方面也发挥着重要作用。

1. 粉煤灰在建筑材料中的应用在水泥制品中，粉煤灰可以取代部分水泥，以改善材料的力学性能和耐久性。

研究表明，合理添加粉煤灰可以显著提高水泥制品的抗压强度、抗渗透性和耐久性。

此外，粉煤灰还可以用于制备混凝土、砌块和砖等材料，其应用效果也得到了广泛认可。

2. 粉煤灰在环境保护领域的应用粉煤灰在环境保护领域的应用主要体现在污水处理、废水处理和土壤修复方面。

粉煤灰被用作吸附剂、沉降剂和填料，可以有效去除水体中的有机物、重金属和悬浮物等污染物。

同时，粉煤灰还具有调节土壤pH值、改善土壤结构和提高土壤肥力的作用，被广泛应用于土壤修复工程中。

二、国外粉煤灰制品研究现状除了国内外，国外对粉煤灰制品的研究也取得了一定的成果。

在欧美等发达国家，粉煤灰制品已经应用于各个领域，并取得了显著的经济和环境效益。

在建筑材料领域，粉煤灰在水泥、混凝土、砌块等制品中的应用已经非常成熟，并且有相关的标准和规范进行支持。

另外，国外对粉煤灰制品的研究也在探索新的领域。

一些研究机构和企业在粉煤灰制备新材料、能源利用和环境保护等方面进行了深入研究。

例如，有学者将粉煤灰制备成高性能陶瓷材料，利用其良好的物理性能和化学稳定性开发高级建筑材料。

此外，粉煤灰也被应用于能源行业，用于制备燃烧剂、脱硝剂和吸附剂等。

粉煤灰分析报告1. 引言粉煤灰是一种煤燃烧过程中产生的副产品，主要由非燃烧物质组成。

粉煤灰在建筑材料、混凝土、石灰土改良等领域具有广泛的应用。

本报告旨在对粉煤灰进行分析，以评估其物理和化学特性，并提供相应的数据和结果。

2. 实验方法本次实验采用以下方法对粉煤灰进行分析：2.1 样品准备从工业煤燃烧设备中收集样品，将样品进行粉碎和筛分，以获得粉末状的粉煤灰样品。

2.2 物理分析2.2.1 粒径分析采用激光粒度仪对粉煤灰样品进行粒径分析，测定其粒径分布和平均粒径。

2.2.2 密度测定使用薄壁烧瓷法测定粉煤灰的表观密度和真实密度。

2.3 化学分析2.3.1 元素分析采用X射线荧光光谱仪对粉煤灰样品进行元素分析，测定其主要元素含量。

2.3.2 矿物组成分析利用X射线衍射仪分析粉煤灰的矿物组成，鉴定主要的矿物相并计算其相对含量。

3. 结果3.1 物理分析结果根据粒径分析，粉煤灰的颗粒主要分布在0.1 ~ 100 μm的范围内，平均粒径为30 μm。

表观密度为1.2 g/cm³，真实密度为2.5 g/cm³。

3.2 化学分析结果粉煤灰样品的元素分析结果如下表所示：元素含量 (%wt)Si 45.2Al 25.6Fe 5.9Ca 2.1K 1.8Na 0.9Mg 0.7矿物组成分析结果表明，粉煤灰主要含有硅酸盐、铝酸盐等矿物，其中硅酸盐的相对含量最高，约为60%。

4. 结论通过对粉煤灰的物理和化学分析，得出以下结论：1.粉煤灰的颗粒分布在0.1 ~ 100 μm的范围内，平均粒径为30 μm。

2.粉煤灰的表观密度为1.2 g/cm³，真实密度为2.5 g/cm³。

3.粉煤灰中的主要元素是硅、铝、铁、钙、钾等，并且硅的含量最高。

4.粉煤灰含有硅酸盐、铝酸盐等矿物，硅酸盐相对含量最高。

这些结果对于粉煤灰在建筑材料和土壤改良领域的应用具有指导意义，为合理利用粉煤灰提供了基础数据和参考依据。

粉煤灰作用、价格、等级标准、颜色、成分等概念：从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。

粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。

这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。

在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。

随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。

在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。

随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。

大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。

粉煤灰使用的优点在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。

粉煤灰的用途等级标准：国标一级：采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标号混凝土的现代混凝土新技术正在全国迅速发展。

国标二级：优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土。

国标三级：粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性增强等优点。

粉煤灰作用：粉煤灰的颗粒组成。

按照粉煤灰颗粒形貌，可将粉煤灰颗粒分为：玻璃微珠；海绵状玻璃体（包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体）；炭粒。

关于粉煤灰成分标题：粉煤灰成分的探究引言：粉煤灰是燃烧煤炭时产生的一种副产物，具有广泛的应用价值。

它的成分非常丰富多样，在不同燃煤种类和火力发电厂的运行条件下也会有所差异。

本文将深入探讨粉煤灰的成分，并从不同角度解析其特性和用途，以帮助读者对粉煤灰的理解更加全面。

第一部分：粉煤灰的基本成分1.1 灰分含量：介绍煤炭灰分的概念和粉煤灰的灰分含量，以及其对粉煤灰特性的影响。

1.2 硅酸盐成分：探讨粉煤灰中常见的硅酸盐成分，如二氧化硅、氧化铝等，并分析其性质和应用领域。

1.3 硫酸盐成分：介绍粉煤灰中的硫酸盐成分，如硫酸钙、硫酸钠等，以及其对环境和建筑材料的影响。

第二部分：粉煤灰的特性与用途2.1 填充性能：探讨粉煤灰在建筑材料中的填充性能，分析其对混凝土、水泥等材料的影响，并介绍相关的研究成果。

2.2 活性成分：解释粉煤灰中活性成分的概念和意义，如未燃碳、氧化钙等，以及它们对材料的增强效果。

2.3 硬化特性：讨论粉煤灰对混凝土硬化特性的影响，包括抗压强度、抗渗性和耐久性等方面。

第三部分：粉煤灰的发展与应用前景3.1 微细粉煤灰的发展：介绍近年来微细粉煤灰的研究进展和应用情况，以及其带来的技术突破与挑战。

3.2 环保利用：探讨粉煤灰的环保利用途径，如制备绿色建材、土壤改良等，以实现资源循环利用和减少环境污染。

3.3 未来发展趋势：展望粉煤灰在建筑、土木工程等领域的应用前景，并提出未来发展的重点和方向。

结论：通过对粉煤灰成分的深入探究，我们可以看到它在建筑、材料科学等领域的广泛应用前景。

粉煤灰具有填充性能、活性成分和硬化特性等优良特性，其发展与应用对环境保护和资源利用具有重要意义。

未来的研究应该在提高粉煤灰利用率、深化理解其作用机理等方面展开，以推动粉煤灰的进一步应用与发展。

观点与理解：作为笔者，我认为粉煤灰作为一种副产物，在环保和资源利用方面具有巨大的潜力。

通过深入研究其成分和特性，我们能更好地利用粉煤灰，提高其利用效率，减少浪费和环境污染。