古交飛灰不同粒徑顆粒的XRD及FTIR研究

劉云霞，曾凡桂*，孫蓓蕾，賈 鵬

1. 太原理工大學地球科學與工程系，山西 太原 030024 2. 煤與煤系氣地質山西省重點實驗室，山西 太原 030024

引 言

2018年，全球41%的用電由電廠燃煤獲得[1]，由于粉煤灰年產量大，帶來較多處置與環境問題[2]。理清煤灰物質組成及結構特征是粉煤灰后續加工利用的基礎。電廠利用袋式除塵器及靜電除塵器捕獲分級出不同粒徑的粉煤灰顆粒，然而這些顆粒的利用則存在較大差異，細粒徑粉煤灰可用以制磚及制水泥，而粗粒徑的粉煤灰只能做填埋處理。不同粒徑的粉煤灰中物質組成及結構差異導致了其開發利用方式的不同。

通常X射線衍射(XRD)儀及帶能譜的掃描電鏡(SEM-EDS)是研究礦物質組成的常用方法[3]。此外，紅外光譜被廣泛用于鋁硅酸鹽物質的分析[4]。如Hahn等[5]認為每一種礦物在紅外中頻區都存在其獨特的吸收峰，并用FTIR檢測了200件沉積巖樣品中的碳酸鹽和硅酸鹽等物質。尹艷山等[6]通過FTIR的二階導數圖，分析重疊峰的峰位，鑒定出飛灰中多種礦物質。

前人注重用FTIR的方法對混合原灰做礦物質的鑒定，缺乏對分級煤灰組分的成分及結構對比分析。本工作選取古交坑口電廠粉煤灰為研究對象，通過篩分將粉煤灰分成不同粒徑級別的顆粒，采用XRD半定量分析不同粒徑顆粒中的物質組成，重點關注主要物質玻璃體、莫來石、石英的含量變化，同時借助FTIR關注主要硅鋁化學鍵在不同粒徑煤灰顆粒中的分布及相對含量變化，包括Si—O—(Si)彎曲振動，Si—O—(Al)對稱伸縮振動，Si—O—Si對稱伸縮振動，Si—O(Si，Al)反對稱伸縮振動四種類型。……