
粉煤灰綜合利用技術
發布時間: 2003-11-06 00:00 查看: 7416次
目前,我國粉煤灰的大宗利用途徑是生產建筑材料、筑路和回填。
粉煤灰建筑材料的性能與傳統的建筑材料相比有許多優點。如粉煤灰加氣混凝土,其干容重只有500kg/m3,不到粘土磚的1/3;導熱率為0.11~0.13W/(m?K),約為粘土磚的1/5,具有輕質、絕熱、耐火等優良性能。硅酸鹽砌塊強度達到100~150號,導熱系數比普通混凝土小一倍,且砌筑效率高。粉煤灰燒結磚比普通粘土磚輕15%~20%,,導熱系數只有粘土磚的70%。粉煤灰陶粒性能優于天然輕骨料,用其配制的混凝土不僅容重輕,而且具有保溫、隔熱、抗沖擊等優良性能,在高層建筑、大跨度構件和耐熱混凝土中得到應用。粉煤灰硅酸鹽水泥干縮性小,水化熱低,抗裂性、和易性與可泵性好,特別適用于大壩工程及泵送混凝土施工。
粉煤灰含有一定的殘留碳,用其燒制建筑材料可節約大量能量。當粉煤灰熱值為500×4。19kJ/kg,摻用量為40%時,可節約燒磚用煤50%。生產粉煤灰砌塊的能耗僅為同體積粘土磚的60%左右。
利用粉煤灰生產建筑材料、筑路和回填可以節約大量粘土。對粉煤灰燒結磚,粉煤灰摻加量一般為30%一50%,最高到70%,相應節約用土30%~?0%。
粉煤灰用于筑路和回填是投資少、見效快的一種直接大用量利用粉煤灰的途徑。此種道路壽命長,維護少,可節約維護費用30%~80%。
目前我國粉煤灰綜合利用技術主要有以下九種。
1 生產粉煤灰燒結磚
粉煤灰燒結磚是以粉煤灰和粘土為原料,經攪拌、成型、干燥、焙燒制成的磚。粉煤灰摻量30%~70%,其生產工藝及主要設備與普通粘土磚基本相同,主要是多了粉煤灰的貯運、計量、脫水和攪拌設備。利用粉煤灰生產燒結磚技術成熟,所用的粉煤灰燒失量不限,只要粘土有足夠的塑性,在生產粘土磚的基礎上,添加些必要的設備,仍采用擠出成型,無論是在輪窯還是在隧道窯里都能燒制粉煤灰磚。過去磚廠采用國產設備和傳統生產方法,粉煤灰摻量只有40%左右。近幾年采用了國外的技術和設備,粉煤灰摻量提高到60%~70%。
實踐表明:用于燒制粉煤灰燒結磚的粉煤灰中Si02的含量不宜高于70%,超過此含量,混合料的塑性大大降低,制品的抗折和抗壓強度較低;A1203的含量以15%~25%為宜,低于10%時,制品強度低,高于25%時,雖制品強度高,但燒成溫度提高;Fe203含量以5%~10%為宜,含量過高,將縮小混合料的燒成溫度范圍,給焙燒工序操作造成困難;MgO和硫化物含量越小越好,MgO含量一般不應超過3%,硫化物的含量最好小于1%。
2.生產粉煤灰蒸養磚
粉煤灰蒸養磚是以粉煤灰為主要原料,摻人適量骨料生石灰、石膏,經坯料制備、壓制成型、常壓或高壓蒸汽養護而制成的磚。粉煤灰在濕熱條件下,能與石灰、石膏等膠凝材料反應,生成具有一定強度的水化產物。粉煤灰摻量約為65%,生產工藝分高壓養護和常壓養護兩類。高壓養護的磚強度較高。對粉煤灰要求含碳量低,活性高。生產工藝包括原料處理、計量、攪拌、消化、輪碾、成型和養護等工序。消化可提高料溫,縮短磚坯靜停時間;輪碾可起到攪拌、活化和壓實的作用。磚坯通常采用半干壓法成型,常用設備有八孔、十六孔轉盤式壓磚機及杠桿式壓磚機等。采用蒸汽養護時,蒸汽壓力一般為0.8MPa。
3.生產粉煤灰硅酸鹽砌塊
粉煤灰硅酸鹽砌塊以粉煤灰、石灰、石膏為膠結料,以爐渣為骨料,經加水攪拌、振動成型、蒸汽養護而成。粉煤灰摻量為30%左右,爐渣占55%。生產粉煤灰硅酸鹽砌塊對粉煤灰的質量要求是燒失量不大于15%。膠凝材料中要含有足夠高的氧化鈣,水灰比不宜大于0.55。生產工藝包括原材料加工處理、混合料的計量和制備、振動成型和蒸汽養護。砌塊的容重一般為1800kg/m3左右,抗壓強度可達100―150號,其缺點是收縮值偏大,碳化系數偏低,抗凍性稍差。
4.生產加氣混凝土
粉煤灰加氣混凝土是以粉煤灰為基本原料,配以適量的生石灰、水泥、石膏及鋁粉等添加劑制成的一種輕質混凝土建筑材料,粉煤灰摻量一般可達70%。這一產品的生產技術成熟,產品質量已過關。國家頒布的有關加氣混凝土的試驗方法(JG 256―275―80)、產品標準(JG 315―82)、應用技術規范(JCl7―84)等,都包括了粉煤灰加氣混凝土。生產工藝和設備大體上與其他品種加氣混凝土相同。將經過加工的、符合要求的原料按一定比例混合,并加入發泡劑等,經攪拌澆注入模、發泡膨脹、靜停、切割,進高壓釜養護。養護的蒸汽壓力一般為1―1.6MPa。若生產加氣混凝土板材,還需配備鋼筋車間,澆注前先將加工好的鋼筋網片固定在模具中。粉煤灰加氣混凝土的性能和其他品種加氣混凝土基本相同,使用范圍也相同。
5.生產粉煤灰陶粒
以粉煤灰為原料,加入一定量的膠結料和水,經成球、燒結而成的輕骨料即為燒結粉煤灰陶粒。它是一種性能較好的人造輕骨料。其用灰量大,還可以充分利用粉煤灰中的熱值,粉煤灰摻量約80%。生產工藝一般由原料的磨細處理、混合料加水成球、焙燒等工序制成。燒結通常采用帶式燒結機、回轉窯或立波爾窯。帶式燒結機對原料的適用范圍大,生產操作方便,產量高,質量較好,工藝技術成熟。用燒結機生產的粉煤灰陶粒的容重一般為650kg/m3,可以配制300號混凝土。
6.代替粘土做生產水泥的原料
粉煤灰的成分與粘土相似,可以替代粘土配料生產水泥,還可利用其殘余碳,在煅燒水泥熟料時可節約燃料。生產工藝和技術裝備與生產普通硅酸鹽水泥一樣,無特殊工藝技術要求。但要注意配料方案的調整,嚴格控制各種原料的摻入量,以保證出磨生料化學成分符合要求。熟料煅燒采用機立窯或回轉窯均可。
7.粉煤灰做生產水泥的混合材料
在磨制水泥時,除摻加3%~5%的石膏外,還允許按水泥的品種和標號添加一定量的材料與熟料共同粉磨,習慣上稱此材料為混合材料。
用粉煤灰做混合材料時,其質量需達到GBl596―881、Ⅱ級灰的要求。根據粉煤灰的摻量,可生產普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥(粉煤灰摻量≤15%)和粉煤灰水泥(粉煤灰摻量20%~40%)。由于粉煤灰摻量增加,粉煤灰水泥與普通硅酸鹽水泥性能有所不同,主要是早期強度有所降低。在生產中對粉煤灰的均勻性要求嚴格。用60%~70%粉煤灰、25%~30%水泥熟料及少量石膏進行研磨,可生產低標號水泥,稱為砌筑水泥。這種水泥用灰量大,生產成本低,市場容量大,是很有開發前途的利廢產品。
粉煤灰做水泥混合材料最好用干灰,可以降低能耗和二次污染。干排灰可由密封罐車、密封罐船或通過管道用氣體輸送進廠,經貯庫、加料倉進入水泥磨與熟料和石膏混磨。
8.粉煤灰在砂漿中可以代替部分水泥、石灰或砂
用于砂漿中的粉煤灰質量要求不高,砂漿在建筑工程中用量很大,可利用大量粉煤灰。目前尚無國家或行業技術標準和施工規范,在使用前需經過配比試驗。
用粉煤灰作混凝土摻和料,要求粉煤灰有較高的質量,如細度要大、活性要高、含碳量要低。因此常用磨細粉煤灰,每立方米混凝土可用灰50~100kg,節約水泥50~100kg。摻粉煤灰的水泥凝結較緩慢,和易性好,能減少離析人泌水,可泵性能好,有利于較長距離運輸和泵送施工。
摻粉煤灰混凝土的制作工藝流程與普通混凝土基本相同,只是增加了粉煤灰這種原料需要增加相應的儲存、計量和輸送設備。
9.粉煤灰用于筑路和回填
用粉煤灰、石灰和碎石按一定比例混合攪拌可制作路面基層材料。摻加量最高可達70%,對粉煤灰質量要求不高,可根據《粉煤灰、石灰道路基層施工暫行技術規定》(CJ4―83)進行生產和施工。
粉煤灰代替粘土筑路堤有全灰和間隔灰兩種,施工設備和步驟與粘土路堤相同。
粉煤灰均可滿足對填方材料的質量要求,且粉煤灰對水質不會造成污染。工程回填、圍海造田和礦井回填等可大量使用粉煤灰。
粉煤灰建筑材料的性能與傳統的建筑材料相比有許多優點。如粉煤灰加氣混凝土,其干容重只有500kg/m3,不到粘土磚的1/3;導熱率為0.11~0.13W/(m?K),約為粘土磚的1/5,具有輕質、絕熱、耐火等優良性能。硅酸鹽砌塊強度達到100~150號,導熱系數比普通混凝土小一倍,且砌筑效率高。粉煤灰燒結磚比普通粘土磚輕15%~20%,,導熱系數只有粘土磚的70%。粉煤灰陶粒性能優于天然輕骨料,用其配制的混凝土不僅容重輕,而且具有保溫、隔熱、抗沖擊等優良性能,在高層建筑、大跨度構件和耐熱混凝土中得到應用。粉煤灰硅酸鹽水泥干縮性小,水化熱低,抗裂性、和易性與可泵性好,特別適用于大壩工程及泵送混凝土施工。
粉煤灰含有一定的殘留碳,用其燒制建筑材料可節約大量能量。當粉煤灰熱值為500×4。19kJ/kg,摻用量為40%時,可節約燒磚用煤50%。生產粉煤灰砌塊的能耗僅為同體積粘土磚的60%左右。
利用粉煤灰生產建筑材料、筑路和回填可以節約大量粘土。對粉煤灰燒結磚,粉煤灰摻加量一般為30%一50%,最高到70%,相應節約用土30%~?0%。
粉煤灰用于筑路和回填是投資少、見效快的一種直接大用量利用粉煤灰的途徑。此種道路壽命長,維護少,可節約維護費用30%~80%。
目前我國粉煤灰綜合利用技術主要有以下九種。
1 生產粉煤灰燒結磚
粉煤灰燒結磚是以粉煤灰和粘土為原料,經攪拌、成型、干燥、焙燒制成的磚。粉煤灰摻量30%~70%,其生產工藝及主要設備與普通粘土磚基本相同,主要是多了粉煤灰的貯運、計量、脫水和攪拌設備。利用粉煤灰生產燒結磚技術成熟,所用的粉煤灰燒失量不限,只要粘土有足夠的塑性,在生產粘土磚的基礎上,添加些必要的設備,仍采用擠出成型,無論是在輪窯還是在隧道窯里都能燒制粉煤灰磚。過去磚廠采用國產設備和傳統生產方法,粉煤灰摻量只有40%左右。近幾年采用了國外的技術和設備,粉煤灰摻量提高到60%~70%。
實踐表明:用于燒制粉煤灰燒結磚的粉煤灰中Si02的含量不宜高于70%,超過此含量,混合料的塑性大大降低,制品的抗折和抗壓強度較低;A1203的含量以15%~25%為宜,低于10%時,制品強度低,高于25%時,雖制品強度高,但燒成溫度提高;Fe203含量以5%~10%為宜,含量過高,將縮小混合料的燒成溫度范圍,給焙燒工序操作造成困難;MgO和硫化物含量越小越好,MgO含量一般不應超過3%,硫化物的含量最好小于1%。
2.生產粉煤灰蒸養磚
粉煤灰蒸養磚是以粉煤灰為主要原料,摻人適量骨料生石灰、石膏,經坯料制備、壓制成型、常壓或高壓蒸汽養護而制成的磚。粉煤灰在濕熱條件下,能與石灰、石膏等膠凝材料反應,生成具有一定強度的水化產物。粉煤灰摻量約為65%,生產工藝分高壓養護和常壓養護兩類。高壓養護的磚強度較高。對粉煤灰要求含碳量低,活性高。生產工藝包括原料處理、計量、攪拌、消化、輪碾、成型和養護等工序。消化可提高料溫,縮短磚坯靜停時間;輪碾可起到攪拌、活化和壓實的作用。磚坯通常采用半干壓法成型,常用設備有八孔、十六孔轉盤式壓磚機及杠桿式壓磚機等。采用蒸汽養護時,蒸汽壓力一般為0.8MPa。
3.生產粉煤灰硅酸鹽砌塊
粉煤灰硅酸鹽砌塊以粉煤灰、石灰、石膏為膠結料,以爐渣為骨料,經加水攪拌、振動成型、蒸汽養護而成。粉煤灰摻量為30%左右,爐渣占55%。生產粉煤灰硅酸鹽砌塊對粉煤灰的質量要求是燒失量不大于15%。膠凝材料中要含有足夠高的氧化鈣,水灰比不宜大于0.55。生產工藝包括原材料加工處理、混合料的計量和制備、振動成型和蒸汽養護。砌塊的容重一般為1800kg/m3左右,抗壓強度可達100―150號,其缺點是收縮值偏大,碳化系數偏低,抗凍性稍差。
4.生產加氣混凝土
粉煤灰加氣混凝土是以粉煤灰為基本原料,配以適量的生石灰、水泥、石膏及鋁粉等添加劑制成的一種輕質混凝土建筑材料,粉煤灰摻量一般可達70%。這一產品的生產技術成熟,產品質量已過關。國家頒布的有關加氣混凝土的試驗方法(JG 256―275―80)、產品標準(JG 315―82)、應用技術規范(JCl7―84)等,都包括了粉煤灰加氣混凝土。生產工藝和設備大體上與其他品種加氣混凝土相同。將經過加工的、符合要求的原料按一定比例混合,并加入發泡劑等,經攪拌澆注入模、發泡膨脹、靜停、切割,進高壓釜養護。養護的蒸汽壓力一般為1―1.6MPa。若生產加氣混凝土板材,還需配備鋼筋車間,澆注前先將加工好的鋼筋網片固定在模具中。粉煤灰加氣混凝土的性能和其他品種加氣混凝土基本相同,使用范圍也相同。
5.生產粉煤灰陶粒
以粉煤灰為原料,加入一定量的膠結料和水,經成球、燒結而成的輕骨料即為燒結粉煤灰陶粒。它是一種性能較好的人造輕骨料。其用灰量大,還可以充分利用粉煤灰中的熱值,粉煤灰摻量約80%。生產工藝一般由原料的磨細處理、混合料加水成球、焙燒等工序制成。燒結通常采用帶式燒結機、回轉窯或立波爾窯。帶式燒結機對原料的適用范圍大,生產操作方便,產量高,質量較好,工藝技術成熟。用燒結機生產的粉煤灰陶粒的容重一般為650kg/m3,可以配制300號混凝土。
6.代替粘土做生產水泥的原料
粉煤灰的成分與粘土相似,可以替代粘土配料生產水泥,還可利用其殘余碳,在煅燒水泥熟料時可節約燃料。生產工藝和技術裝備與生產普通硅酸鹽水泥一樣,無特殊工藝技術要求。但要注意配料方案的調整,嚴格控制各種原料的摻入量,以保證出磨生料化學成分符合要求。熟料煅燒采用機立窯或回轉窯均可。
7.粉煤灰做生產水泥的混合材料
在磨制水泥時,除摻加3%~5%的石膏外,還允許按水泥的品種和標號添加一定量的材料與熟料共同粉磨,習慣上稱此材料為混合材料。
用粉煤灰做混合材料時,其質量需達到GBl596―881、Ⅱ級灰的要求。根據粉煤灰的摻量,可生產普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥(粉煤灰摻量≤15%)和粉煤灰水泥(粉煤灰摻量20%~40%)。由于粉煤灰摻量增加,粉煤灰水泥與普通硅酸鹽水泥性能有所不同,主要是早期強度有所降低。在生產中對粉煤灰的均勻性要求嚴格。用60%~70%粉煤灰、25%~30%水泥熟料及少量石膏進行研磨,可生產低標號水泥,稱為砌筑水泥。這種水泥用灰量大,生產成本低,市場容量大,是很有開發前途的利廢產品。
粉煤灰做水泥混合材料最好用干灰,可以降低能耗和二次污染。干排灰可由密封罐車、密封罐船或通過管道用氣體輸送進廠,經貯庫、加料倉進入水泥磨與熟料和石膏混磨。
8.粉煤灰在砂漿中可以代替部分水泥、石灰或砂
用于砂漿中的粉煤灰質量要求不高,砂漿在建筑工程中用量很大,可利用大量粉煤灰。目前尚無國家或行業技術標準和施工規范,在使用前需經過配比試驗。
用粉煤灰作混凝土摻和料,要求粉煤灰有較高的質量,如細度要大、活性要高、含碳量要低。因此常用磨細粉煤灰,每立方米混凝土可用灰50~100kg,節約水泥50~100kg。摻粉煤灰的水泥凝結較緩慢,和易性好,能減少離析人泌水,可泵性能好,有利于較長距離運輸和泵送施工。
摻粉煤灰混凝土的制作工藝流程與普通混凝土基本相同,只是增加了粉煤灰這種原料需要增加相應的儲存、計量和輸送設備。
9.粉煤灰用于筑路和回填
用粉煤灰、石灰和碎石按一定比例混合攪拌可制作路面基層材料。摻加量最高可達70%,對粉煤灰質量要求不高,可根據《粉煤灰、石灰道路基層施工暫行技術規定》(CJ4―83)進行生產和施工。
粉煤灰代替粘土筑路堤有全灰和間隔灰兩種,施工設備和步驟與粘土路堤相同。
粉煤灰均可滿足對填方材料的質量要求,且粉煤灰對水質不會造成污染。工程回填、圍海造田和礦井回填等可大量使用粉煤灰。
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