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活化粉煤灰水泥砌筑砂浆的实验研究摘要:本文通过对粉煤灰进行活化并进行性能检测,然后利用活化后的粉煤制备满足《砌体设计规范》中的粉煤灰砌筑砂浆。
实验结果表明:在粉煤灰掺量在30%时,粉煤灰水泥砂浆的分层度值、稠度值、抗折及抗压强度值达到各标准的最佳值。
在建筑工程中活化粉煤灰完全可以取代部分水泥作为胶凝材料,获得的粉煤灰砌筑砂浆性能完全满足《砌体设计规范》的标准。
同时,通过添加粉煤灰解决了砂浆泌水、分层度增大、和易性不好等问题;同时降低了建筑成本和提高工程质量。
关键词:粉煤灰活化砌筑砂浆由于我国燃煤电厂煤种来源多,煤质差异大,加上各电厂磨煤机类型各异,导致煤粉粗细不同,燃烧后煤灰颗粒度差异大,而且粉煤灰中优质灰较少,95%以上为III级灰或等外灰,活性较低,不能直接用作水泥混合材、高性能混凝土的矿物掺合料以及生产免烧高强新型墙体材料与地面材料,极大地限制了粉煤灰的开发利用。
就目前而言,如何对低等级灰进行活化技术处理,充分发挥其潜在活性,变废为宝,开发出新型建筑材料显得非常重要[1-4]。
本文通过对低品质的粉煤灰进行活化,并应用于砌筑砂浆,获得满足《砌体设计规范》中的粉煤灰砌筑砂浆[5]。
1 材料与方法1.1 材料与设备1.1.1 材料粉煤灰:四川江油火力发电厂的原状干排粉煤灰,含水率小于1%,45μm方孔筛筛余76%,为低钙粉煤灰,活性较低。
水泥:四川双马32.5强度等级普通硅酸盐水泥。
细骨料:ISO标准砂;石灰:有效CaO含量大于70%,80μm方孔筛筛余1.2%。
石膏:有效CaSO4•2H2O>90%,80μm方孔筛筛余2.5%。
减水剂:由绵阳三三科技有限公司提供。
1.2.2 设备烘箱(378.15K):DB-210型电热鼓风恒温干燥箱,中国成都电烘箱厂;水泥标准稠度与凝结时间测定仪(维卡仪):无锡建筑材料仪器机械厂;双转双速水泥净浆搅拌机:NJ-160B型,无锡建筑材料仪器机械厂;混凝土加速养护箱:HJ-84型,沈阳市北方试验仪器厂分厂;混凝土标准养护箱:HBY-40B型,温度为293.15±1K,相对湿度不低于90%,江苏无锡华南试验仪器有限公司制造;沸煮箱:FZ-31A型,无锡建筑材料仪器机械厂;行星式水泥胶砂搅拌机:JJ-5型,无锡建筑材料仪器机械厂;水泥胶砂试体振实台:ZT-96型,无锡建筑材料仪器机械厂;数显抗折实验机:SKZ-500A 型,无锡建筑材料仪器机械厂;液压式压力实验机:YE-30型,济南实验机厂制造。
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）。
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。
粉煤灰的活性日期：2008-1-30 8:57:00 保护色：默认白牵牛紫苹果绿沙漠黄玫瑰红字体：小字大字粉煤灰的活性也即火山灰效应，是指粉煤灰中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成具有胶凝性质的水化铝硅酸钙，以此来增强砂浆、混凝土的强度。
粉煤灰的常量化学成分氧化硅、氧化铝是硅铝酸盐的主要成分，其中的可溶性成分越多，说明粉煤灰的活性越好，掺加到混凝土中越易与水泥水化析出的Ca（OH）2 反应，生成类似于水泥水化的产物，从而增强反应物的活性。
一般来说，氧化硅、氧化铝含量越多，其28天抗压强度比越高，两者有一定的相关性。
在材料学界，“活性”只是针对无机胶凝材料而言，“无机胶凝材料”是指磨细了的无机粉末材料。
当其与水或水溶液拌合后，所形成的浆体有塑性，可任意成型，经过一系列物理、化学作用后，能够逐渐硬化，并形成有强度的人造石。
大量的研究事实认为：粉煤灰的活性是“潜在”的，它需要一定条件的激发。
这是因为：粉煤灰与水泥熟料等类的无机盐胶凝材料，在矿物组成、结构，和性能方面，都有很大的不同，它本身没有胶凝性能。
但是粉煤灰具有一定潜在化学活性的火山灰材料，在常温、常压下、和有水存在时，它所含的大量铝酸盐玻璃体中的活性组分，具有能与Ca（OH）2发生火山灰反应，并生成具有强度的胶凝物质。
所以粉煤灰具有一定的胶凝性能。
活性效应主要取决于粉煤灰颗粒表面化学的和物理的特性，在很大程度上受形态效应的影响，也受微集料效应的影响。
粉煤灰的活性效应仅对水泥水化反应起辅助作用，而且只有到砂浆硬化后期，才能比较明显地显示出来，即粉煤灰活性效应具有潜在性质的特点。
粉煤灰的活性效应一般用28天抗压强度比来表示。
改善粉煤灰活性方法，目前激发粉煤灰活性的较为有效的途径主要有三种：一是物理活化即通过机械磨细来破坏粉煤灰的玻璃体的结果，同时增加比表面积，以加快水化反应速度；二是化学活化即通过化学激发剂和改性剂来激发粉煤灰的活性，目前常用的粉煤灰激发剂有：碱性激发剂、硫酸盐、纯碱、卤化物等。
粉煤灰的高值化应用及研究进展摘要：本文介绍了我厂粉煤灰的基本排放情况，结合粉煤灰的性质和化学组成，综述了粉煤灰在环保，农业，新型材料，制备白炭黑、沸石、氧化铝和稀有金属回收方面的高值应用的新途径和应用现状。
提出大力开发粉煤灰的高附加值产品是今后粉煤灰资源化利用技术研究的主要方向，阐述了粉煤灰综合利用研究对经济和环保领域具有重要意义。
关键词：粉煤灰；高值应用；研究进展；研究方向1.前言粉煤灰是煤粉燃烧后排放的粉状灰粒，主要来源于火力发电厂、冶炼厂、化工厂等用煤企业。
据统计：每燃烧1 t煤就能产生250～300 kg的粉煤灰和20～30 kg的炉渣。
中国是以煤炭为主要能源的国家，电力的76%由煤炭产生，燃煤产生的粉煤灰总堆存量已超过10 亿t，而且还在以每年0.8 亿～1 亿t 的速度增加，成为世界上最大的排灰国[1]。
我厂每年热电装置和煤气化装置耗煤250余万t，粉煤灰40余万t。
大量的粉煤灰占地堆积，不仅造成了严重的环境污染，也对人类的健康造成严重危害。
本文综述了国内外探索粉煤灰资源化利用的新途径和开发高附加值的粉煤灰衍生品等方面的研究进展。
2.粉煤灰的物理和化学性质粉煤灰是煤炭中的灰分经历了分解、烧结、熔融及冷却等过程后形成的固体颗粒，大部分呈球形，粒细质轻，多孔松散，具有孔隙率高、比表面积大、吸水性强等特点。
粉煤灰的化学组成主要为SiO2和Al203，还有少量的Fe2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O，TiO2等。
SiO2和A1203主要以玻璃相存在，约占粉煤灰总量的50％，其他以结晶相存在，主要有石英、莫来石、云母、长石、磁铁矿、赤铁矿和少量方解石、钙长石等。
不同来源的粉煤灰，其物理化学性质波动比较大，这是由煤炭类型、锅炉技术参数、粉煤灰排放方式、技术管理水平等因素造成的。
3.粉煤灰的高值应用3.1粉煤灰在环境治理中的高值应用利用粉煤灰制备无机高分子絮凝剂和滤料方面已取得很大进展，制备的絮凝剂有聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铝铁（PAFC）和聚硅氯化铝铁（PFACS），制备的滤料多以高强度和大比表面积为前提。
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。
《微生物矿化和活化作用协同提高循环流化床粉煤灰胶凝性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，煤炭的燃烧产生大量的粉煤灰（Coal Fly Ash, CFA）。
循环流化床（Circulating Fluidized Bed, CFB）作为高效、低能耗的煤炭燃烧技术，产生了大量的CFB粉煤灰。
如何高效利用CFB粉煤灰成为亟待解决的问题。
矿化与活化是粉煤灰综合利用的重要过程，而微生物在其中扮演了重要的角色。
本文将重点研究微生物矿化和活化作用如何协同提高循环流化床粉煤灰的胶凝性能。
二、微生物矿化与活化作用微生物矿化是指微生物通过生物化学过程，将无机物质转化为有机矿物质的过程。
在矿化过程中，微生物利用矿物质作为营养源，同时也会改变矿物质的物理化学性质。
而微生物活化则是指微生物利用自身代谢活动对矿物进行活化处理，增强其化学反应活性。
这两种过程对改善粉煤灰的胶凝性能有着显著的影响。
三、微生物矿化和活化作用的协同效应微生物的矿化和活化作用在改善粉煤灰胶凝性能方面具有显著的协同效应。
首先，微生物的矿化作用可以改变粉煤灰的微观结构，使其变得更加多孔，提高了其比表面积，从而有利于与其他物质的反应。
其次，微生物的活化作用可以增强粉煤灰中活性成分的反应活性，使其更易于与其他物质发生反应，从而提高其胶凝性能。
此外，微生物的生物化学反应还可以产生一些有益的生物分子，如多糖和蛋白质等，这些生物分子可以进一步改善粉煤灰的胶凝性能。
四、实验方法与结果本研究采用循环流化床粉煤灰为研究对象，通过引入特定的微生物菌种进行实验。
实验过程中，我们观察了不同条件下微生物对粉煤灰的矿化和活化作用，以及其对粉煤灰胶凝性能的影响。
实验结果表明，在适当的条件下，微生物的矿化和活化作用可以显著提高循环流化床粉煤灰的胶凝性能。
五、讨论与展望本研究表明，通过微生物的矿化和活化作用，可以有效地改善循环流化床粉煤灰的胶凝性能。
这为粉煤灰的综合利用提供了新的思路和方法。
粉煤灰的活性日期：2008-1-30 8:57:00保护色：默认白牵牛紫苹果绿沙漠黄玫瑰红字体：小字大字粉煤灰的活性也即火山灰效应，是指粉煤灰中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成具有胶凝性质的水化铝硅酸钙，以此来增强砂浆、混凝上的强度。
粉煤灰的常量化学成分氧化硅、氧化铝是硅铝酸盐的主要成分，英中的可溶性成分越多，说明粉煤灰的活性越好，掺加到混凝上中越易与水泥水化析岀的Ca (0H) 2反应，生成类似于水泥水化的产物，从而增强反应物的活性。
一般来说，氧化硅、氧化铝含量越多, 其28天抗压强度比越高，两者有一左的相关性。
在材料学界，“活性”只是针对无机胶凝材料而言，“无机胶凝材料”是指磨细了的无机粉末材料。
当其与水或水溶液拌合后，所形成的浆体有塑性，可任意成型，经过一系列物理、化学作用后，能够逐渐硬化，并形成有强度的人造石。
大量的研究事实认为：粉煤灰的活性是"潜在”的，它需要一泄条件的激发。
这是因为：粉煤灰与水泥熟料等类的无机盐胶凝材料，在矿物组成、结构，和性能方而，都有很大的不同，它本身没有胶凝性能。
但是粉煤灰具有一泄潜在化学活性的火山灰材料，在常温、常压下、和有水存在时, 它所含的大量铝酸盐玻璃体中的活性组分，具有能与Ca (0H) 2发生火山灰反应，并生成具有强度的胶凝物质。
所以粉煤灰具有一立的胶凝性能。
活性效应主要取决于粉煤灰颗粒表而化学的和物理的特性，在很大程度上受形态效应的影响，也受微集料效应的影响。
粉煤灰的活性效应仅对水泥水化反应起辅助作用，而且只有到砂浆硬化后期，才能比较明显地显示出来，即粉煤灰活性效应具有潜在性质的特点。
粉煤灰的活性效应一般用28天抗压强度比来表示。
改善粉煤灰活性方法，目前激发粉煤灰活性的较为有效的途径主要有三种：一是物理活化即通过机械磨细来破坏粉煤灰的玻璃体的结果，同时增加比表而积，以加快水化反应速度: 二是化学活化即通过化学激发剂和改性剂来激发粉煤灰的活性，目前常用的粉煤灰激发剂有：碱性激发剂、硫酸盐、纯碱、卤化物等。
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。
