典型固体废物的处理与利用-制备建筑材料煤系固废

10典型固体废物的处理与利用10.1煤系固体废物的处理与利用10.1煤系固体废物的处理与利用粉煤灰煤矸石10.1.1粉煤灰(coalash)的处理和利用粉煤灰的性质粉煤灰的分选处理粉煤灰的利用10.1.1.1粉煤灰(coalash)的性质 粉煤灰是以煤为燃料的火力发电厂排出的废弃物。电厂烟气经除尘器收集的细灰称为粉煤灰或飞灰。由炉底排出的废渣称为炉渣或熔渣。每一万千瓦发电机组排灰渣量约为0.9～1.0万吨。粉煤灰是一种火山灰质材料，具有火山灰活性。粉煤灰的物质组成粉煤灰的颗粒组成粉煤灰的物理性质粉煤灰的活性（1）粉煤灰的物质组成粉煤灰的化学成分(chemicalcomposition)粉煤灰的矿物成分(mineralconstituent)a.粉煤灰的化学成分(chemicalcomposition) 粉煤灰的化学成分类似于粘土,主要有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和未燃尽的煤炭，以SiO2和A12O3为主要成分。由于产地、煤的品种和燃烧条件的不同，粉煤灰的化学成分变化范围较大。

粉煤灰的化学成分是评价其质量优劣的重要技术参数。CaO：根据CaO的含量分为高钙粉煤灰(CaO>20％)和低钙粉煤灰(CaO<20%)，高钙粉煤灰质量高于低钙粉煤灰。（对活性而言）I.L（烧失量）：可以反映锅炉燃烧状况，I.L越高，粉煤灰质量越差。（对活性而言）SiO2+A12O3+Fe2O3：粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的含量直接关系到它们作为建筑材料原料的优劣。用于水泥和混凝土的低钙粉煤灰，要求SiO2+A12O3+Fe2O3>70％。MgO和SO3：粉煤灰中的MgO和SO3对水泥和混凝土是有害成分，必须加以控制。b.粉煤灰的矿物成分(mineralconstituent) 粉煤灰的矿物成分取决于所用燃煤的化学成分和矿物成分。粉煤灰中的矿物大部分是在燃烧过程中熔融结晶所得。因此，粉煤灰的矿物成分很复杂。主要分为无定形相和结晶相两大类。无定形相(amorphousphase)：主要是Si-A1质玻璃体，约占50～80％,和少量未燃烬的碳粒。玻璃体含量多，火山灰活性高。结晶相(crystallizationphase)：主要有石英、莫来石、长石、云母、赤铁矿、金属铁、硅化铁、磁铁矿；在高钙粉煤灰中还含有一些水泥熟料矿物如C2S，铝酸钙、钙长石、方镁石、石灰等。 粉煤灰的矿物成分是影响粉煤灰活性的重要因素之一，低钙粉煤灰的活性主要取决于无定形Si-A1质玻璃体，因此玻璃体越多化学活性越高。 高钙粉煤灰中富钙玻璃体较多，并含有较多富含CaO的水泥热料矿物的结晶相。 水泥的化学活性主要取决于富CaO的结晶相。因此，高钙粉煤灰的化学活性比低钙粉煤灰高，而且其活性既与玻璃体有关，又与其结晶相有关。（2）粉煤灰的颗粒组成(Particlecomposition) 粉煤灰是由形状各异,大小不同的球粒，多孔颗粒和碎屑颗粒构成。玻璃微珠(microbeads)

表面光滑的球粒，粒径一般为0.5～100μm，平均为10～30μm，比重大，在水中下沉，也称为沉珠，含量多者可达25％，少者3～4%，有些颗粒表面还生长着一些石英、莫来石的微晶。 按其化学成分可分为： 富Ca玻璃微珠，CaO含量高，化学活性高。 富Fe玻璃微珠，Si-A1玻璃微珠富含赤铁矿、磁铁矿包体，具有磁性，也称磁珠。多孔颗粒 有多孔炭粒和多孔玻璃体之分。 多孔玻璃体富含SiO2、A12O3，含量高达70％以上，有的颗粒表面呈蜂窝状，有的颗粒为封闭性孔穴，内部为蜂窝状。比表面积较大，粒径往往>45μm。封闭性孔穴颗粒比重一般小于1,能漂浮于水面上，称为漂珠,其体积含量可达15～20％，重量含量可4～5％，是一种保温隔热材料。碎屑 结晶相和玻璃相的碎片，也有碳粒碎屑。（3）粉煤灰的物理性质外观特点比重与容重细度外观特点粉煤灰外观象水泥,呈灰白色，随着含碳量的增加，颜色变深可呈黑色，而且碳粒主要赋存于粗颗粒中；因此，粉煤灰的颜色在一定程度反映了粉煤灰的含碳量和细度，颜色越深，粒度越粗，质量越差。比重和和容重重低Ca灰：比比重1.8～2.8；高Ca灰：比比重2.5～2.8；粉煤灰灰的松松散干干容重重为600～1000kg／／m3压实容容重约约为1300～～1600kg／／m3；细度粉煤灰灰的粒粒径为为0.5～～300μm,表面积积3000～4000cm2／g（4））粉煤煤灰的的活性性(activity)火山灰灰(volcanicash)物质及及其活活性火山灰灰活性性(activity)的评定定提高粉粉煤灰灰活性性的方方法a.火山灰(volcanicash)物质及其其活性(activity)天然产出出的喷出出岩,火火山碎屑屑岩,如如玻璃质质流纹岩岩（松脂脂岩、珍珍珠岩、、黑曜岩岩、浮岩岩）和凝凝灰岩、、硅藻土土、蛋白白岩等SiO2和A12O3含量较高高(总和和70～～85%)且含含有相当当多玻璃璃质或其其它无定定形-隐晶质物物质的岩岩石，在在潮湿环环境下能能与Ca(OH)2发生反应应,生成成一系列列水化硅硅酸钙，，铝酸钙钙C-S(A)-H凝胶，在在空气或或水中都都能产生生明显的的强度，，这就是是火山灰活活性。此外，烧烧页岩、、烧粘土土、煤矸矸石烧渣渣、炉渣渣、粉煤煤灰等人工火山山灰类物物质，同样具具有上述述火山灰灰活性，，即它们们同样能在在潮湿环环境下与与Ca(OH)2反应生成成水化硅硅(铝)酸钙系系列水化化产物，而具有有水化硬硬化性能能。b.火山灰活活性的评评定火山灰活活性决定定了上述述物质的的可利用用性。这这些物质质由于其其成因、、化学成成分、矿矿物成分分和物理理状态的的差异而而导致活活性的差差异，必必须采用用一定的的方法评评定它们们的活性性,主要要有化学学方法和和物理方方法两类类。具体体有三种种：石灰吸收收法Si、A1溶出法胶砂强度度实验法法石灰吸收收法将一定量量的火山山灰物质质浸泡在在石灰饱饱和溶液液中，经经过一定定时间后后，测定定每克火火山灰物物质吸收收石灰的的量；一般情况况下，石石灰吸收收量越高高，其活活性越好好；该法在区区别活性性材料和和惰性材材料方面面有一定定效果，，但不能能充分地地评定火火山灰物物质的使使用价值值。因为为石灰吸吸收值是是化学吸吸收和物物理吸附附的总和和，而物物理吸附附主要决决定于材材料的内内比表面面积的大大小，并并不能反反映材料料的活性性。因此火山山灰物质质的石灰灰吸收值值的大小小，有时时与其制制品的强强度不一一致。例例如，石石灰吸收收值很高高的硅藻藻土，由由于本身身疏松多多孔，内内比表面面积大，，需水量量大，制制品强度度低，而而石灰吸吸收值低低的液态态渣，强强度却较较高。Si、A1溶出法用酸或碱碱处理火火山灰物物质，溶溶出其中中的可溶溶性SiO2和A12O3，测定其溶溶出量，，在一定定程度上上可反映映材料的的活性；；该法不能能很好地地表达材材料的潜潜在活性性。砂浆强度度试验法法此法是按按一定比比例，将将火山灰灰物质与与水泥熟熟料混合合磨细到到一定的的细度配配制成水水泥砂浆浆，做成成一定尺尺寸的试试件，同同时制作作硅酸盐盐水泥砂砂浆试件件，测定定两试件件的强度度比，作作为火山山灰活性性的指标标。按国家标标准GB2847--81规定，用用含量30％火火山灰物物质的火火山灰水水泥胶砂砂与对比比用硅酸酸盐水泥泥胶砂28天强强度比应应不低于于62％％。因为胶砂强度度能够反映映火山灰灰物质与与Ca(OH）2的反应能能力和最最终形成成的水泥泥石的结结构特点点，且比比较接近近生产实实际，试试验操作作也简单单，是迄今国国内外公公认的火火山灰活活性评定定方法。粉煤灰属属人工火火山灰物物质，具具有火山山灰活性性，粉煤煤灰的活活性主要要来自于于无定形形相，即Si-Al质玻璃体体火山灰灰活性是是潜在的的，必须须在一定定的激发发条件下下进行处处理后才才能显现现出来。。粉煤灰的的活性也也可用火火山灰活活性定方方法进行行评定。。c.提高粉煤煤灰活性性的方法法粉磨(pulverizing)增钙燃烧烧(Calciningcombustion)化学处理理(chemicaltreatment)粉磨粉煤灰中中的玻璃璃体颗粒粒在水化化过程中中不可能能象水泥泥熟料颗颗粒那样样发生解解体和分分散，反反应只能能通过颗颗粒表面面层进行行，在磨细过过程中玻玻璃体颗颗粒被粉粉碎形成成许多新新生表面面，粒度度变细，，比表面面积增加加，提高高界面反反应能力力，从而而提高了了粉煤灰灰的活性性。随着粉磨磨时间的的延续，，粉煤灰灰的比重重增加，，容重减减小，表表面积明明显增大大，原来来的多孔孔玻璃体体、多孔孔炭粒、、颗粒集集合体和和开放性性空洞中中可以储储存大量量水分，，磨细后后蓄水空空腔减少少，标稠稠用水量量明显减减少。但是磨到到一定时时间后，，粉煤灰灰的性能能将不会会进一步步改善，，需水量量不再减减少，同同时不适适当的延延长粉磨磨时间增增加了能能耗，实实际收效效不大，，一般情况况下粉磨磨0.5～1小小时的比比较经济济的。也可采采用助磨磨剂降低低粉磨功功耗。增钙燃烧烧(Calciningcombustion)在燃煤中中掺加一一定量的的石灰石石，共同同粉磨，，送入旋旋风炉燃燃烧，在在高温中中形成硅硅酸钙相相或富Ca－Si、Al玻璃体，，改变了了普通粉粉煤灰的的化学组组成，形成高钙钙粉煤灰灰，其活活性大大大提高；增钙燃烧烧后的粉粉煤灰经经粉磨后后，形成成比表面面积大，，表面能能大的细细粉，在在水化初初期能生生成较多多的碱性性胶体，，后期生生成水化化硅酸钙钙和水化化铝酸钙钙等胶凝凝物质。。化学处理理用碱或酸酸处理使粉煤灰灰玻璃体体的Si-Al和Al-O长键裂断断，降低低SiO2、Al2O3的聚合度度，增大大SiO2、Al2O3的溶出量量，增大颗粒粒的反应应性。常用的激激发剂有有：碱性激发发剂：石石灰、硅硅酸盐水水泥、NaOH、KOH、硅酸钠等等；硫酸盐激激发剂：：半水石石膏、二二水石膏膏、硬石石膏、磷磷石膏、、氟石膏膏等，只只有在一一定的碱碱性环境境中，硫硫酸盐激激发剂才才能发挥挥作用。。另外，当当用酸性性激发剂剂时，在在PH值<3的的酸性溶溶液中，，硅铝质质工业废废渣虽然然也能溶溶解，但但是水化化产物在在酸性介介质中是是不稳定定的，不不能形成成水化产产物网络络结构，，因此，，浆体也也就不能能呈现水水硬性能能。所以以一般情情况下不不使用酸酸性激发发剂。10.1.1.2粉粉煤灰灰的分选选处理未燃碳的的分选铁质产品品的分选选空心微珠珠(hollowmicrosphere)的分选分选产品品的应用用（1）未未燃碳的的分选目前我国国有许多多电厂的的粉煤灰灰中有较较多的未未燃碳，，表现在在粉煤灰灰中有较较高的烧烧失量，，可达10～30％。。未燃碳的的存在既既是资源源的浪费费，也对对粉煤灰灰的利用用带来不不利影响响。未燃碳的的分选技技术主要要有：干干排灰采采用电选选，湿排排灰采用用浮选的的方法。。a.干排灰的的电选b.湿排灰的的浮选a.干排灰的的电选粉煤灰电电选脱碳碳是利用用粉煤灰灰中的碳碳粒和灰灰粒导电电性能的的差异进进行的。。采用圆圆筒形电电选机。。当粉煤灰进入入高压直流电电场后，碳粒粒、灰粒均带带上电荷。导电性能比较较好的碳粒与与旋转的金属属圆筒接触时时，将所带电电荷传递给圆圆筒，随着旋旋转的惯性离离心力和重力力的作用，掉掉入圆筒前部部的碳粒收集集槽中。导电性性能较较差的的灰粒粒不能能将所所带的的电荷荷给出出，而而继续续荷电电，在在电场场力作作用下下，克克服离离心力力和重重力的的作用用而吸吸附在在圆筒筒上，，随着着圆筒筒和旋旋转被被带到到圆筒筒后部部，用用毛刷刷强行行刷落落，掉掉入灰灰收集集槽中中，达达到碳碳粒、、灰粒粒分离离的目目的。。b.湿排灰灰的浮浮选用浮选选方法法分选选高碳碳粉煤煤灰中中的碳碳的有有效方方法。。碳颗粒粒的表表面是是疏水水亲油油的，，灰粒粒表面面是亲亲水的的。利利用粉粉煤灰灰中碳碳粒与与灰粒粒的表表面疏疏水、、亲水水特性性，在在浮选选药剂剂的作作用下下并借借助于于浮选选剂所所产生生的气气泡，，将二二者分分离。。回收碳碳粒常常用的的捕收收剂为为0#柴油油，起起泡剂剂有红红樟油油、杂杂醇、、甲醇醇母液液、松松节油油、煤煤焦油油等。。(2)铁质质分选选技术术粉煤灰灰中的的铁质质矿物物主要要有金金属铁铁粒，，磁铁铁矿、、赤铁铁矿等等氧化化铁矿矿物。。通常常呈溶溶融状状的滚滚圆小小球珠珠，约约占铁铁矿物物的90％％，粒粒径约约为0.06～～0.1mm，，单一的的磁铁铁矿形形成的的圆球球粒仅仅占约约10％，，粒径径约为为0.007～～0.02mm，，主要是是磁铁铁矿、、赤铁铁矿、、硅化化铁和和非金金属矿矿物组组成的的小球球粒，，形态态有磁磁铁矿矿形成成的空空心球球粒，，中间间核部部由硅硅化铁铁等矿矿物充充填，，磁铁铁矿呈呈规则则的格格子状状，格格子空空间由由非金金属矿矿物充充填，，小球球粒边边缘为为赤铁铁矿。。粉煤灰灰中的的铁质质通常常用磁磁选机机分选选，也可可用摇摇床，，磁力力脱水水槽，，球磨磨—细细筛等等工艺艺分选选。(3)空空心微微珠(hollowmicrosphere)分选技技术空心微微珠分分选方方法有有干法机机械分分选和和湿法法分选选两种。。干法法机机械械分分选选通常常用用立立式式倒倒宝宝塔塔式式分分选选工工艺艺。。分分选选装装置置由由磁磁选选、、电电选选、、风风选选、、筛筛选选和和收收尘尘五五部部分分组组成成，，按按成成分分、、粒粒径径、、电电磁磁性性、、比比重重差差异异分分选选出出铁铁氧氧化化物物、、碳碳粒粒、、空空心心薄薄壁壁、、空空心心厚厚壁壁球球，，灰灰分分等等五五种种产产品品。。湿法法分分选选a.用浮浮选选法法脱脱除除细细碳碳粒粒b.用重重力力沉沉降降法法分分选选漂漂珠珠微微珠珠和和尾尾灰灰漂珠珠粒粒径径大大，，容容重重小小，，比比重重，，可可以以漂漂浮浮水水面面进进行行回回收收，，玻玻璃璃微微珠珠颗颗粒粒小小，，容容重重大大，，采采用用重重力力沉沉降降分分选选并并与与尾尾灰灰分分离离。。精碳碳、、微微珠珠和和尾尾灰灰分分选选工工艺艺从电电厂厂排排出出的的粉粉煤煤灰灰浆浆→→浓浓缩缩→→搅搅拌拌→→浮浮选选细细碳碳粒粒，，尾尾浆浆→→扫扫选选→→水水力力分分级级机机→→重重力力分分选选→→微微珠珠矿矿浆浆→→浓浓缩缩→→絮絮凝凝沉沉降降去去除除粗粗粒粒尾尾灰灰→→过过滤滤干干燥燥→→玻玻璃璃微微珠珠产产品品；；尾灰灰矿矿浆浆→→浓浓缩缩→→过过滤滤→→干干燥燥→→尾尾灰灰产产品品。。(4)分分选选产产品品的的应应用用碳粒粒利利用用掺入入原原煤煤中中，，返返回回锅锅炉炉作作燃燃料料选出出的的碳碳粒粒，，精精碳碳含含量量高高，，呈呈多多孔孔状状，，可可作作为为吸吸附附剂剂或或制制造造活活性性碳碳，，经经试试验验，，直直接接作作含含重重金金属属废废水水的的吸吸附附剂剂，，对对Hg、、Cd、、Pb的去去除除率率都都很很高高，，而而且且对对氰氰化化物物，，硫硫化化学学，，CO，，P等均均有有吸吸附附净净化化作作用用。。用于于碳碳素素材材料料制制品品：：煤煤质质活活性性碳碳，，碳碳球球还还原原剂剂，，铸铸模模粉粉，，碳碳化化煤煤球球，，粘粘土土内内燃燃砖砖等等。。空心心微微珠珠应应用用作为为塑塑料料，，特特别别耐耐高高温温塑塑料料的的填填料料生产产建建筑筑防防火火涂涂料料。。生产产刹刹车车片片等等各各种种耐耐磨磨制制品品。。可作作瓷瓷及及轻轻型型电电气气绝绝缘缘材材料料。。铁质质的的应应用用：：炼炼铁铁原原料料尾灰灰应应用用：用用于于海海港港工工程程、、水水工工工工程程、、建建筑筑墙墙体体材材料料。。10.1.1.3粉粉煤煤灰灰的的利利用用目前前，，我我国国粉粉煤煤灰灰主主要要用用于于生生产产建建筑筑材材料料和和回回填填及及粉粉煤煤灰灰肥肥料料等等。。在在建建筑筑材材料料方方面面土土要要用用于于配配制制粉粉煤煤灰灰水水泥泥、、粉粉煤煤灰灰混混凝凝土土、、粉粉煤煤灰灰烧烧结结砖砖、、蒸蒸养养砖砖、、蒸蒸养养砌砌块块、、大大型型墙墙板板、、加加气气混混凝凝土土砌砌块块。。粉煤煤灰灰水水泥泥(flyashcement)粉煤煤灰灰混混凝凝土土(flyashconcrete)非烧烧结结粉粉煤煤灰灰硅硅酸酸盐盐制制品品(calciumsilicateconcrete)粉煤煤灰灰烧烧结结砖砖(bakedbrick)粉煤煤灰灰在在农农业业上上的的应应用用粉煤煤灰灰筑筑路路(constructaroad)粉煤灰制制分子筛筛(molecularsieve)(1)粉粉煤灰灰水泥(flyashcement)由硅酸盐盐水泥热热料、粉粉煤灰和和适量石石膏磨细细制成的的水硬性性胶凝材材料称为为粉煤灰灰水泥，，粉煤灰灰掺量为为20～～40％％，粉煤煤灰水泥泥标号一一般分为为225、275、325、、525五个标标号。主主要品种种有：粉煤灰硅硅酸盐水水泥以水泥熟熟料为主主，加入入20～～40％％粉煤灰灰和少量量石膏磨磨制而成成，可以以加入一一定量的的矿渣，，但混合合材(矿矿渣与粉粉煤灰)总量不不得超过过50％％。粉煤煤灰无熟熟料水泥泥以粉煤灰灰为主要要原料，，掺配适适量石灰灰、石膏膏磨细而而成；粉煤灰少少熟料水水泥以粉煤灰灰为主要要原料，，掺入少少量水泥泥熟料，，石膏磨磨细而成成；粉煤灰烧烧成水泥泥用粉煤灰灰替代部部分粘土土作为水水泥生料料烧制成成水泥熟熟料；活化灰渣渣水泥(特里也也夫水泥泥)瑞典人特特里也夫夫研制，，用石灰灰石和粉粉煤灰作作为基本本原料烧烧制的水水泥。(2）粉粉煤灰混混凝土(flyashconcrete)混凝土是是以硅酸酸盐水泥泥为胶结结料，砂砂、石为为粗、细细骨料，，加水拌拌和而成成的构筑筑材料。。在配制制混凝土土混合料料时加入入一定量量的粉煤煤灰(或或细磨粉粉煤灰)可以有有效地节节约水泥泥，改善善混凝土土的和易易性，提提高混凝凝土质量量。我国国已在一一些大型型水电工工程的混混凝土中中使用，，取得了了良好的的经济效效益。粉煤灰在在混凝土土中的基基本效应应粉煤灰对对混凝土土性能的的影响a.粉煤灰在在混凝土土中的基基本效应应粉煤灰在在混凝土土中实际际效能，，主要是是形态效效应，活活性效性性和微集集料效应应三方面面的综合合作用。。形态效应应(Textureeffect)：粉煤灰灰特有的的颗粒形形态和颗颗粒组成成，能够够改善新新搅混凝凝土的结结构和性性能。活性效应应(Activityeffect)：粉煤灰灰中的活活性组分分与水泥泥水化过过程中析析出的Ca(OH)2、部分硫酸酸钙起化化学反应应，改善善硬化混混凝土的的结构和和性能。。微集料效效应(Aggregationeffect)：粉煤灰灰颗粒在在水泥浆浆体中发发挥细分分散微集集料的物物理化学学作用，，对新搅搅混凝土土和硬化化混凝土土的结构构和性能能都有所所改善。。在初期期和早期期，微集集料效应应和形态态效应对对混凝土土共同起起有益的的作用；；在后期期微集料料效应和和活性效效应共同同起有益益的作用用。b.粉煤灰对对混凝土土性能的的影响改善和易易性，提提高致密密度，减减少渗透透性降低水化化热(heatofhydration)对强度的的影响减少收缩缩性(contractibility)和徐变性性提高耐久久性(durability)碳化作用用(carbonization)改善和易易性，提提高致密密度，减减少渗透透性混凝土的的和易性性指混凝土土混合料料在拌和和、运输输、浇注注、振捣捣等过程程中各组组分不析析离，质质地均匀匀并适于于施工工工艺要求求的综合合性能。。在混凝土土中加入入适量合合格的粉粉煤灰，，可以改改善其和和易性和和可塑性性。因为为粉煤灰灰中的光光滑细粒粒玻璃体体颗粒均均匀地分分散于水水泥、砂砂、石之之间，能能有效地地减少需需水量和和内摩擦擦，浆体体流动性性好，有有利于泵泵送和抹抹面，而而且提高高混凝土土的致密密性，减减少渗透透性。降低水化化热(heatofhydration)在混凝土土中加入入粉煤灰灰，相应应地减少少了水泥泥熟料中中水化速速度快，，放热量量大的C3A和C3S数量，从从而降低低水化热热。因为混凝凝土表、、里的湿湿度、温温度差而而引起内内应力和和裂隙，，改变其其性能。。因此，，粉煤灰灰混凝土土最适宜宜于大体体积工程程，特别别是大坝坝工程。。对强度的的影响粉煤灰早早期强度度低，但但经过合合理设计计配比，，采用超超细磨粉粉煤灰，，并充分分养护，，粉煤灰灰混凝土土的强度度比未掺掺粉煤灰灰者强度度要高。。减少收缩缩性(contractibility)和徐变性性混凝土体体积的变变化会导导致结构构破裂，，其影响响因素是是温度，，水分和和应力，，温度和和水分引引起膨胀胀和收缩缩应力应应变长期期作用引引起徐变变。由于粉煤煤灰的掺掺入，减减少用水水量，降降低温度度，因此此可以提提高制品品的干缩缩抗裂性性能。提高耐久久性(durability)粉煤灰混混凝土有有良好的的抵抗水水溶透、、腐蚀能能力，但但抗冻性性能差；；在寒冷地地区施工工时，可可以加入入少量外外加剂而而改善。。碳化作用用(carbonization)粉煤灰混混凝土易易于发生生碳化作作用这种作用用不断向向深部发发展时能能破坏钢钢筋表钝钝化膜，，使其发发生锈蚀蚀，因此此要严格格控制粉粉煤灰的的质量和和用量。。(3)非非烧结粉粉煤灰硅硅酸盐制制品(calciumsilicateconcrete)种类及一一般生产产工艺蒸养粉煤煤灰砖粉煤灰加加气混凝凝土免烧免蒸蒸粉煤灰灰砖a.种类及一一般生产产工艺非烧结粉粉煤灰硅硅酸盐制制品主要要有蒸养养粉煤灰灰砖，粉粉煤灰砌砌块和墙墙板，粉粉煤灰加加气砼，，免烧免免蒸粉煤煤灰砖等等。生产工艺艺一般包包括原料料处理、、搅拌、、消化、、轮碾、、成型、、静停、、养护和和成品检检验等过过程：原料处理理是石灰灰、石膏膏粉磨、、粉煤灰灰脱水。。搅拌一般般以2～～3分钟钟为宜。。消解为CaO与水反应应，在消消化仓或或陈化仓仓中进行行，混合合料在70～100℃℃时消解解作用在在2～3小时内内完成。。消解后后出料温温度在50～85℃时时较合适适。轮碾过程程中消化化后的物物料受到到压实、、增塑、、搅拌与与活化等等作用，，使坯料料塑性好好，成型型性能得得以改善善，坯体体密实，，强度提提高。养护方式式有常压压蒸汽养养护(95～100℃℃)，高高压蒸汽汽养护(表压0.8MPa，，174～200℃)和常温常常压养护护三种。。b.蒸养粉煤煤灰砖参考配合合比为粉粉煤灰60～80％，，石灰20～25％，，石膏2～3％％，可掺掺入一定定比例的的石屑、、粗砂、、炉渣、、高炉矿矿渣、煤煤渣等骨骨料以改改善混合合料颗粒粒级配，，提高强强度，减减少收缩缩，当用用高压蒸蒸养时石石灰掺量量可少些些，常压压养护时时石灰掺掺量适当当多些。。粉煤灰与与磨细石石灰、石石膏配料料、加水水搅拌，，压制成成型，经经常压蒸蒸养而成成。c.粉煤灰加加气砼(gasconcrete)采用粉煤煤灰、磨磨细生石石灰、石石膏及少少量水泥泥配料，，并加入入适量加加气剂(铝粉)，经搅搅拌注模模，静停停，切割割后进高高压釜，，高压蒸蒸汽养护护而成；；粉煤灰加加气混凝凝土是一一种多孔孔轻质建建筑材料料，其强强度可达达3.5MPa，，容重500～700kg／m3，生产效率率高，保保温性能能好。参考配合合比为粉粉煤灰60～70％，，石灰10～20％，，石膏10％，，水泥15～20％，，铝粉350～～450g／m3。d.免烧免蒸蒸粉煤灰灰砖该粉煤灰灰砖的强强度来源源完全不不同于蒸蒸养蒸压压制品和和烧结制制品，而而是近似似于常温温常压下下自然养养护的硅硅酸盐水水泥制品品,靠水水化产物物来获得得强度。。生产该种种砖时必必须用激激发剂激激发粉煤煤灰的活活性，增增加粉煤煤灰的溶溶解度。。还必须用用减水剂剂，增大大固体颗颗粒间的的“流动动”，形形成最佳佳堆积密密度，使使免烧砖砖密实，，提高早早期强度度，通常常认为木木质素磺磺酸钙和和硫酸钠钠、硫酸酸钙组成成的复合合盐对免免烧砖的的强度增增长有利利。为了提高高砖的密密实度，，要加入入一定量量的炉渣渣、砂子子、碎石石屑、钢钢渣、铜铜渣等骨骨料，使使其有合合理的级级配,另另外要采采用高压压成型，，最少选选用60吨压力力机，压压砖时压压力不得得低于200kg／cm2(20Mpa)以上，采用用低温湿热热养护以促促进CSH的生成。参考配比为为粉煤灰55～60％，骨料料20～30％，石石灰12～～18％，，石膏2～～4％，水水泥7％，，外加剂<0．5％％。其生产工艺艺是将粉煤煤灰水泥、、石灰浆、、外加剂、、水送入混混料机混合合，再加入入骨料送入入搅拌机搅搅拌混炼，，进入压砖砖机成型经经自然养护护或低温湿湿热养护而而成。(4)粉粉煤灰烧结结砖以粉煤灰、、粘土或页页岩、煤矸矸石为原料料，经粉碎碎、搅拌、、压制成型型、焙烧而而成。粉煤灰—粘粘土砖：粘粘土30～～40％，，粉煤灰55～60％，另配配入少量燃燃煤，可以以制作内燃燃砖，若粉粉煤灰中含含碳量较高高时，掺灰灰量可增加加到60％％以上，成成型水份应应为18～～20％。。粉煤灰—页页岩砖：粉粉煤灰掺量量60～80％，页页岩20～～40％，，页岩必须须经粗和细细碎，最大大粒径应小小于2mm，成型时物料料含水率应应控制在18～22％。粉煤灰—煤煤矸石砖：：粉煤灰70～100％，煤煤矸石30～100％，生产产工艺与粉粉煤灰—页页岩砖相同同，但煤矸矸石的颗粒粒级配中，，>3mm的颗粒应<3％，<0.5mm的颗粒应>60％，，CaO含量应<3％。煤矸矸石粉愈细细，CaO含量越少，，砖的质量量越好。(5)粉粉煤灰在农农业上的应应用粉煤灰可以以改良土壤壤，制作化化肥。粉煤灰改良良土壤粉煤灰改良良土壤的孔孔隙率提高土层温温度使农作物增增产粉煤灰肥料料粉煤灰改良良土壤的孔孔隙率农作物生长长要求土壤壤的孔隙率率必须>12～15％，低于于此值将导导致农业减减产。粉煤灰颗粒粒具有多孔孔性，加入入土壤后，，粉煤灰颗颗粒与土壤壤粒子可以以连成无数数的通道，，为植物根根吸收水分分和营养提提供新的途途径，构成成输送营养养的物质的的交通网络络。粉煤灰颗粒粒本身的孔孔隙可作为为空气、水水分和营养养物质的储储存库。植物生长所所需的营养养物质都是是以水溶液液形成提供供的，土壤壤中溶液的的含量及其其扩散运动动是通过土土壤中各个个粒子内部部粒子之间间孔道的毛毛细管作用用进行的。。粉煤灰施施入土壤后后能进一步步改善土壤壤的这种毛毛细管作用用和溶液的的扩散过程程，调节土土壤的含湿湿量，有利利于植物根根部对营养养物质的吸吸收和分泌泌物的排出出，促进植植物生长。。在粘土质土土壤和盐碱碱土中施入入粉煤灰，，使土壤砂砂粒增多，，粘粒减少少，变得疏疏松，并有有抑制或中中和碱质的的作用。提高土层温温度由于粉煤灰灰呈灰黑色色，有利于于吸收热量量，施入土土壤，一般般可使土层层温度1～～2℃。土层温度提提高，有利利于微生物物活动，养养分转化，，种子发芽芽。使农作物增增产不同土壤合合理施用符符合农用标标准和粉煤煤灰都有增增产作用。。不同土质质，不同农农作物有不不同的增产产作用。砂质土施粉粉煤灰，增增产效果不不明显，粘粘质土，盐盐碱土施粉粉煤灰有明明显增产作作用。蔬菜类增产产效果最明明显，粮食食作物增产产效果较好好，其它经经济作物也也有增产作作用，但不不很稳定。。粉煤灰肥料料粉煤灰Si—K肥粉煤灰Si－Ca－K肥粉煤灰磁化化肥粉煤灰磷肥肥(a)粉煤灰Si—K肥用粉煤灰和和一定量的的KOH，经700～～800℃℃后煅烧可可制备Si－K肥(K2SiO2)，提供植物生生长所须的的Si和K元素。K2SiO2能溶于20％浓度的的枸溶酸中中，植物根根部能分泌泌出枸溶酸酸，可使K2SiO2溶解，供值值物在较长长时间内均均衡吸收。。(b)粉煤灰Si－Ca－K肥在电厂燃煤煤粉中掺入入一部分钾钾盐，可以以生产出Si－Ca－K肥。此种肥料能能明显地增增强水稻抗抗病、抗旱旱、抗倒伏伏的能力，，提高稻谷谷品质，缩缩短成熟期期，增产效效果一般达达10％左左右。(c)粉煤灰磁化化肥将粉煤灰中中配加一定定量的N、P、K成分，经强强磁场处理理可制得粉粉煤灰磁化化肥；此肥料具有有调节生物物生长的磁磁性，能刺刺激作物生生长、活化化土壤并改改善其结构构，使作物物增产。(d)粉煤灰磷肥肥在电厂燃煤煤粉中掺入入一定量的的磷灰石粉粉，经过高高温煅烧和和急冷处理理后再粉碎碎，可制得得粉煤灰磷磷肥；此肥料的主主要营养成成分为Ca4P2O9，具有枸溶性性，除Si、Ca、K、P外，还含有有植物生长长所需的微微量元素，，对农作物物蔬菜，食食用菌类都都有增产效效果。（6）粉煤煤灰筑路用粉煤灰可可以代替砂砂石做公路路路基材料料的承重层层；用粉煤灰80%和石石灰20%的混合料料，摊铺厚厚度25cm，强度比砂石石材料高1.5～3倍，路面面造价降低低10%，，路基防冻冻、防翻浆浆和龟裂，，板体性好好，后期强强度高。（7）粉煤煤灰制分子子筛(molecularsieve)分子筛是用用碱、铝、、硅酸钠等等原料经人人工合成的的一种沸石石类矿物，，其晶体结结构中有大大的通道，，其中含有有大量水分分。当加热热到一定温温度时，其其中水被脱脱去而留下下一定大小小的通道，，具有很强强的吸附能能力，能把把小于孔洞洞的分子吸吸进去，而而把大于孔孔洞的分子子阻挡在孔孔外，这就就好象把大大小不同的的分子进行行筛分，故故称为分子子筛。用粉煤灰制制作分子筛筛的工艺简简单，质量量好。原料配比：：粉煤灰：：纯碱：Al(OH)3=1：1.5：0.13工艺：配料料→焙烧→→粉碎合成成→水洗→→成型→活活化→成品品用途：各种种气体与液液体的脱水水、干燥；；气体的分分离与净化化。10.1.2煤煤矸石(gangue)的处理与利利用概述煤矸石的物物质组成煤矸石的处处理方法煤矸石的活活性煤矸石燃烧烧时净供出出能量分析析煤矸石的利利用10.1.2.1概概述煤矸石是杂杂有可燃物物质的岩石石，其含煤煤量一般不不超过20％，发发热量量在837～4187KJ／kg之间。灰分分达60％％以上。。在采煤或或洗煤过程程中作为废废石排出，，一般每采采一吨原煤煤排矸石约约为0.2吨。我国已堆积积的煤矸石石达10亿亿吨以上。。2000年我国原原煤产量达达12亿吨吨，煤矸石石达2亿吨吨以上。我国煤矸石石利用率低低，利用率率不到20％，大部部分堆积存存放，形成成大大小小小的煤矸石石山，侵占占农田、山山沟、坡地地，自燃煤煤矸石放出出的烟灰粉粉尘及SO2等有害气体污污染大气、水水体，造成酸酸雨。从我国目前利利用情况看，，技术成熟、、利用量比较较大的途径是是生产建筑材材料，主要是是生产水泥和和烧结砖。煤矸石按其来来源分为为三三类：掘进矸石、开采矸石、洗选矸石。煤矸石在堆放放过程中，由由于其中可有有—定量的可可燃组分缓慢慢氧化、自燃燃，故又分为为：自燃矸石和末燃矸石。根据热值和合合理用途还可可划分为五类类(P289，表10－12)。10.1.2.2煤煤矸石的物质质组成煤矸石主要由由碳质页岩、、泥质页岩、、砂质页岩构构成，主要矿矿物有高岭石石、水云母(伊利石)、、蒙脱石、绿绿泥石、长石石、石英、方方解石、黄铁铁矿、白铁矿矿等矿物。对于自燃煤矸矸石,由于燃燃烧受热,煤煤矸石的矿物物成分将发生生变化：当自然温度较较低时，高岭岭石、水云母母、粘土矿物物由于失去结结晶水而晶格格破坏，形成成了玻璃体类类物质，尚残残存有高岭石石、水云母等等粘土矿物，，此外长石、、石英等矿物物仍然存在，，部分硫铁矿矿氧化成赤铁铁矿。当自燃温度较较高时，燃烧烧比较充分，，粘土矿物已已转变为莫来来石(A3S2)，此外还有石英英、赤铁矿、、长石等矿物物。煤矸石的化学学成分见P290表10－13，表10－－14。可以看出，煤煤矸石经自燃燃后，烧失量量明显降低，，说明自燃煤煤矸石中可燃燃物大大减少少，水分也减减少，而SiO2和Al2O3含量明显增加加。10.1.2.3煤煤矸石的处理理方法难以综合利用用的煤矸石可可以充填矿井井，荒山沟谷谷和坍陷区，，或覆土造田田。暂时不能利用用的煤矸石可可以覆土、植植树。自燃煤矸石可可以浇洒石灰灰水，进行酸酸碱中和制止止自燃。10.1.2.4煤煤矸石的活性性(activity)煤矸石的活性性取决于煤矸矸石中所含粘粘土矿物的种种类、数量、、脱水温度及及脱水相的结结构状态。当煤矸石中粘粘土矿物含量量越高，则活活性越高；粘粘土矿物脱水水相的活性与与其结构有关关，按下列顺顺序减小：高高岭石>水云云母>绿泥石石；每一种粘土矿矿物在特定的的温度范围内内脱水，晶体体结构破坏，，变成无定形形结构的脱水水相，结构中中可溶出的SiO2和Al2O3数量最多时，，其活性最高高。当煅烧温度偏偏低时，粘土土矿物的结构构没有破坏，，SiO2和A12O3溶出量低，其其活性低；当煅烧温度过过高时，无定定形脱水相重重结晶成稳定定的结晶相，，其活性急剧剧下降；只有当脱水相相处于无定形形介稳态时,其活性最高高。因此要获获得较好的火火山灰活性，，必须控制煤煤矸石的最佳煅烧温度度。最佳煅烧温度度不同粘土矿物物其煅烧温度度亦不同，煤煤矸石的最佳佳煅烧温度取取决于所含的的主要粘土矿矿物。例如：：以高岭石为主主的煤矸石，，最佳煅烧温温度为600～900℃℃；以水云母为主主的煤矸石，，最佳煅烧温温度为900～1000℃；以蒙脱石为主主的煤矸石，，最佳煅烧温温度为500～700℃℃；以绿泥石为主主的煤矸石，，最佳煅烧温温度为600～850℃℃。煤矸石的最佳佳煅烧温度必必须通过试验验而确定，当当粘土矿物晶晶体结构遭受受破坏，还没没有转变为结结晶相的亚稳稳状态时活性性最高。10.1.2.5煤煤矸石燃烧时时净供出能量量分析煤矸石燃烧过过程中所能提提供的能量关关系到煤矸石石燃烧供热发发电的可能性性。煤矸石燃烧时时放出的热量量(发热量Qdw)主要包括生产产性能耗（Us）、燃烧损失能耗耗（Rs）和净供出热量量(Jg）三部分，可用用下式表示：：也就是说煤矸矸石在燃烧时时的发热量只只有在扣除全全部生产性能能耗后，多余余的热量才能能对外供热，，此为净供出出热量。对不同热值的的煤矸石进行行燃烧试验，，分别计算出出它们燃烧时时各个环节的的热耗(