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【分享】循环流化床灰渣简介

2020年09月15日 12:00点击数量:125次


粉煤灰目前作为一种辅助胶凝材料而广泛用于建材领域尤其水泥混凝土行业,不仅节约了大量不可再生资源,而且实现废物再利用。而循环流化床粉煤灰及炉渣(简称CFB灰渣)属于循环流化床锅炉的燃烧产物,目前却大多处于堆积状态,未能得到有效利用,且在我国呈现出逐渐递增的排放趋势,迫切需要对其进行有效利用。CFB灰渣与其他燃煤产物有差异也有相似处,不同处包括颜色、化学成分、矿物组成、颗粒级配和形貌等;相似处在于其具有与普通灰渣类似的火山灰活性,且还具有自硬性的重要特性,从这一点上来看CFB灰渣有作为辅助胶凝材料的潜在利用价值,尤其用作水泥混合材和混凝土掺合料得到大批量处理的可能性。


固硫灰存在以下特性:无需外界激发即能水化的自硬性,烧粘土类物质带来的火山灰活性,表面粗糙内部疏松多孔造成的大吸水性,钙硫含量较高导致的高膨胀性。


CFB灰中的颗粒颗粒大多呈不规则状,颗粒表面结构也比较疏松,且有大量与外界相互联通的气孔。肉眼看到的PC灰多为灰色的粉状颗粒,颜色受煤粉的燃烧条件和原煤性质不同而深浅不一;CFB灰则随不同电厂,不同煤种在颜色上呈现出较大差异,这是因为原煤中含有赤铁矿,燃烧后使CFB灰带有不同程度的红褐色,赤铁矿含量越大,CFB灰颜色越深;含碳量对固硫灰的颜色也有影响,若含碳量较高,则固硫灰的颜色呈黑紫色或黑色;游离氧化钙的含量较高时,固硫灰的颜色偏浅。


煤粉炉粉煤灰成灰温度为1200℃左右,该温度区域为黏土类矿物的结晶区,因此,煤粉炉粉煤灰中存在大量的结晶类矿物,PC灰一般矿物组成为石英、莫来石和赤铁矿等,流化床锅炉内,燃烧温度在850℃左右,此温度为黏土类矿物的中温活性区,高岭石在这个温度范围内将转变成偏高岭石,其他黏土类矿物如水云母、绿泥石、蒙脱石分解产生活性的区域。因此,这种组分的燃料在燃烧中释放一定热量后,没有达到熔融状态,无法形成无定形的玻璃体,但在此温度下黏土矿物脱水分解,其结构中的OH-脱出,而新的稳定相(莫来石)又没有形成,活性硅(SiO2),活性铝的溶出量较大,且这些活性的硅与铝在常温下与CaO生成水化硅酸钙和水化铝酸钙的能力也很强。因此,流化床粉煤灰中的非晶态物质,应多为偏高岭石或是其他黏土类矿物的脱水形态。


固硫灰渣膨胀性是最早被人们认识的一种特性,但不同研究者的测试结果差异比较大。由于固硫灰渣含有一定量的f-CaO和Ⅱ-CaSO4,流化床燃煤固硫灰渣与水混合后,Ⅱ-CaSO4除可水化为二水石膏之外,还可与活性Al2O3、游离CaO发生火山灰反应而生成钙矾石,另外游离CaO可水化为Ca(OH)2,这些水化都会引起明显的体积膨胀。其中CaO水化为Ca(OH)2体积增大到原来的1.98倍,Ⅱ-CaSO4水化结晶为CaSO4·2H2O,体积增大到原来的2.26倍,Ⅱ-CaSO4溶于水与活性Al2O3和Ca(OH)2反应生成钙矾石,体积增大到原体积的2.22倍。


目前国内外在利用CFB灰渣中的有效组分烧制水泥熟料及作为水泥混合材及混凝土掺合料等方面也作了一些研究,但系统性、规律性研究较少,尤其对掺CFB灰渣水泥性能的改善缺乏研究,一定程度上导致了CFB灰渣难以有效资源化利用。