論粉煤灰應用材料生產的重要性

陳星赟

（新疆和靜天山水泥有限責任公司，新疆 和靜 841300）

在社會和經濟發展過程中，水泥是工程項目中重要的建設材料。水泥生產需要大量的自然資源，而且許多資源為不可再生資源，若無法有效的控制不可再生能源的開采，會嚴重破壞生態平衡，同時水泥生產產生的物質會嚴重污染環境。在水泥生產中增加可利用資源的使用，降低水泥生產對環境造成的破壞，既要達到節能增產保護環境的目標，還能利用廢棄物質減少對環境的污染。

一、粉煤灰的組成和物性

在煤粉鍋爐凈化煙道中，收集產生粉末作為粉煤灰。粉煤灰是一種表面光滑的玻璃體物質，每個粉煤灰顆粒直徑會小到只有十微米[1]。

在燃燒爐內對煤粉進行燃燒，在溫度上升到300-600℃范圍內時，煤粉礦物質中的結晶水會蒸發消失，同時400-800%的硫鐵礦會發生氧化反應，在燃燒爐內生成S、FeS以及SO2。當溫度到達500℃時，會使煤粉內的氯化物揮發。當溫度在600-1000℃范圍內時，逐漸升高溫度至1600℃時，煤粉內的會出現熔融狀態，物質中的SiO物質包含在爐煙內，隨后經過煙道將產生的灰渣排出到爐外，在爐底會生成多孔塊物質，該物質為周態渣。而將爐底熔融物質在水的淬煉作用下，生成致密狀物質，該物質為液態渣。對煙道內的氣體經過收塵器收集后，產生的粉狀物質為煤灰。在爐內產生的液態和固態廢渣中，每種物質所占比例各不相同，在液態渣中液態渣占比為30-40%，粉煤灰占比為60-70%；在固態渣中固態渣占15%，粉煤灰占85%。

以粘土礦物為主的組成的礦物質為煤灰，煤灰中含量占比較高的兩種物質，分別為SiO2和Al2O3，通常會高達50-80%。煤灰在燃燒過程中熔點的變化，是受到物質中的化學成分影響較大，若SiO2從45%上升到60%，熔點會降低；若Al2O3含量超過30%，熔點會上升到1300℃以上，而含量超過40%時，熔點會上升到1500℃以上。若煤灰中Fe2O3、CaO以及M90含量增加時，會使煤灰的熔點下降。煤粉燃燒生成的物質，是組成粉煤灰的主要成分，但是在燃燒過程中不同的煤質、鍋爐形式、收塵方式以及燃燒等，都會對粉煤灰成分組成產生較大的影響。

二、粉煤灰在水泥工業中的應用

（一）用作生產水泥的原料

粘土是生產水泥主要原料，使用粉煤灰替代粘土作為水泥的生產原料，是利用粉煤灰中的化學成分與粘土相同，同時還能科學配比生產原料的組成。在水泥生產過程中，借助成分中的未燃盡的碳物質可以減少煤炭的消耗，高效的利用能源。作為粘土的替代物質，在水泥配料中粉煤灰的使用量，是受到原料燃燒、生產工藝等因素的影響而發生變化，但是變化會控制在5-10%范圍內。將粉煤灰作為原料應用在水泥生產中，會呈現出以下三個優點：

1.采用粉煤灰配料

在某企業生產水泥過程中，采用粉煤灰配料方法，既能充分利用現有的資源進行生產，提升水泥質量的同時，還能滿足水泥干法生產工藝的使用標準。粉煤灰在燃燒時會釋放出SO、Na2O等有毒物質，采用粉煤灰配料可以減少有毒物質的產生，有利于環境保護。有毒物質的減少為增加水泥原料的選擇性創造巨大的空間。

2.新型干法生產工藝

粉煤灰作為水泥配料的成分，可簡化水泥生產流程，降低生產成本。在傳統的水泥生產中粘土水分較高，將配料進行水泥生產時，配送過程會堵塞輸送線和存儲倉，將石灰石和粘土預混合后減少粘土中的水分。將粉煤灰加入到水泥配料中，可使用較小規模的均化場進行水泥生產，同時避免輸送線和存儲倉出現堵塞情況。在實際生產過程中粉煤灰的細度已經滿足細度控制標準，可將粉煤灰直接送入生料選粉機內，不僅降低生產過程消耗的電量，還能減少磨機承受的負荷，使生產過程更加簡化快捷。

3.采用粉煤灰配料

在水泥配料中使用粉煤灰，可以實現高產、低能耗的生產目標。經過國內外對粉煤灰的研究發現，使用粉煤灰作為水泥的配料，可有效提升物料的燒結性能，降低物料所需燃燒溫度，實現增產超過8%的目標。粉煤灰作為水泥的配料主要物質，將生料所消耗的能耗進一步降低[2]。

（二）用作水泥生產的混合材

粉煤灰具有一定的活性功能，是一種火山灰質的混合材料，在水的作用下與石灰石會生成硅酸鹽。粉煤灰可提升水泥的水化和硬化功能，作為水泥中的混合材料，加入粉煤灰在提升水泥產量和降低生產成本的同時，還能強化水泥具有的特殊性能。依據《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1560-1991標準，在水泥中加入粉煤灰，應按照標準進行配比。

粉煤灰的技術指標，是以燒失量和抗壓強度比為標準。若燒失量較高，此時粉煤灰中有較多的物質沒有燃燒，提升標準稠度應增加水量，但是會降低水泥的強度，導致水泥的使用性能和耐久性無法滿足使用要求。粉煤灰的活性是以抗壓強度為標準，在水泥中加入粉煤灰可增強水泥的抗壓性能。粉煤灰的級配指標與顆粒形狀，會影響到粉煤灰的活性，若粉煤灰中含有較多的細小的玻璃體密實球，粉煤灰的活性在升高的同時，還能降低標準稠度需水量。在粉煤灰內含有較多的不規則多孔玻璃體，對標準稠度的水量需求較多，會降低粉煤灰的活性。在粉煤灰內含有大量的直徑在5-45um的顆粒，粉煤灰的活性會增高，而顆粒直徑超過80um，會使活性降低。

粉煤灰是水泥中重要的混合材料，在與水泥中其它物質摻合過程中，應根據熟料的質量、粉煤灰活性以及產品標號等確定摻合量。由于粉煤灰活性在早期處在較低的水平，水泥強度會在粉煤灰摻入量增加的同時會下降，尤其是粉煤灰的量超過整體量的30%時，水泥的強度會不斷下降。粉煤灰作為細粉樁物質，可以對水泥進行有效的粉磨，減少水泥熟料中的細粉狀顆粒物質，會影響到水泥的強度。在粉磨過程中應先進行一級粗磨，將熟料和石膏等物質與粉煤灰進行混合，有助于使粉磨的效率提升的同時，還能提高水泥生產質量[3]。

結束語：

綜上所述，在水泥生產過程中粉煤灰質量，在電力工業生產技術作用下不斷提升，使粉煤灰的細度提升的同時，還能降低燒失量。提升粉煤灰的質量，可以加快粉煤灰綜合利用推廣速度。水泥企業在發展過程中，應充分利用現有的資源、設備以及技術，對粉煤灰原料進行詳細的分析，借助創新技術對水泥中粉煤灰配料成分進行合理化控制，有助于為企業創造更多經濟效益，同時減少對環境的污染。