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粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。粉煤灰的形成主要分成三個階段：煤粉變成多孔碳粒階段:煤粉燃燒后,氣化溫度較低的揮發分首先從礦物質與固定碳的縫隙間逸出,使煤粉變成多孔炭粒,此時顆粒形態基本保持不規則碎屑狀,但因具有多孔性使其比表面積有所增大。
多孔炭粒變為多孔玻璃體階段:伴隨多孔炭粒中有機質燃燒和溫度的升高,其中的礦物質也發生脫水、分解,氧化形成無機氧化物,最后顆粒變成多孔玻璃體。盡管其形態與多孔炭粒大體相同,但其比表面積銳減。
多孔玻璃體變為玻璃珠階段:隨著溫度的升高,多孔玻璃體逐漸熔融收縮形成球狀顆粒,其孔隙率不斷降低,圓度不斷提高,粒徑不斷變小,最終形成密實球體。
粉煤灰的化學成分是其綜合利用的基礎,它受煤源、燃燒方式以及收集方式等因素的影響。一般而言,主要元素包括Si、Al、Fe、Ca等,還有少量Mg、Ti、S、K和Na。此外,伴隨煤中無機組分向粉煤灰的轉化,伴生元素也會富集,這些元素包括有毒、有害元素,如As、Pb、Ni、Cr、Cd、Be、Hg,放射性元素Th及稀有元素Ga、Ge、U等。
我國具有代表性的火力發電廠粉煤灰的化學組成,就其平均值而言,主要組成依次為SiO2(50.6%)>Al2O3(27.1%)>Fe2O3(7.1%)>CaO(2.8%)。一般情況下, SiO2、Al2O3和Fe2O3;三者含量隨CaO含量的增加而減少,MgO、S03含量則隨CaO含量的增加而增加。在燒失量與碳含量關系方面,碳含量約為燒失量的90%,兩者間存在正相關性。
粉煤灰外觀類似于水泥,其頗色隨煤源和未燃碳含量而有所差別一般隨未燃碳含量的增加,粉煤灰依次呈現淺灰色、灰色、深灰色、暗灰色、黃土色、褐色以及灰黑色等。粉煤灰通常呈酸性,pH值與堿性氧化物Na2O和K2O含量間的關系不明顯,與CaO含量則呈正相關性。粉煤灰具有較大的比表面積,約為2000-5000cm2/g，其比重為2.0-2.2,堆積密度0.7-1.0g/cm3，融點大于1400℃。
粉煤灰按化學成分劃分大體分為F級和C級,其中SiO2+Al2O3+Fe2O3>70%為F級，SiO2+Al2O3+Fe2O3>50%為C級。按其排放方式的不同可分為干排灰和濕排灰。干排灰的排放方式為干收干排,而濕排灰的排放方式又分為干收濕排和濕收濕排兩種方式。按品質指標劃分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級。不同等級粉煤灰的適用范圍為: Ⅰ級灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6m的預應力鋼筋混凝土; Ⅱ級灰適用于鋼筋混凝土和無筋混凝土; Ⅲ級粉煤灰主要用于無筋混凝土,但大于C30的無筋混凝土,宜采用Ⅰ、Ⅱ級灰。
粉煤灰利用的主要途徑主要有以下幾個方面：
用作建筑材料，國內粉煤灰在建筑和建材工業方面的應用也占到全部利用的80-90%,主要包括生產粉煤灰混凝土、粉煤灰水泥、粉煤灰磚、墻體材料以及用于建筑回填等。
農業方面的應用，粉煤灰在農業方面的應用具有投資少、用量大等特點,其主要利用技術有改良土壤、制作肥料、造地還田等。
環保方面的應用，主要用于廢水處理和煙氣脫硫。
精細化利用，主要用于提取氧化鋁，制備微晶玻璃，合成沸石分子篩，回收稀有金屬，分選未燃炭、漂珠和沉珠等，制備復合材料。 |
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