粉煤灰的物理活化

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

(1)粉煤灰的物理活化

①分選粉煤灰分選是采用不同手段將不同特征的顆粒進(jìn)行分離，以便按其特性進(jìn)行利用。粉煤灰的組成大都是以游離態(tài)的固相形式存在，其物理化學(xué)性質(zhì)存在明顯的差異，因此具備相互分選的條件。其分選方法主要有以下4種。

a.炭的分選粉煤灰中未燃盡炭的分選，是根據(jù)炭顆粒表面物理化學(xué)特性(即潤濕性)的差別來進(jìn)行分選的，采用浮選法。它是根據(jù)容重分離，如顆粒容重小于1的中空粉煤灰可以水為介質(zhì)采用浮選法分離。含碳量較高的粉煤灰顆粒通常采用泡沫浮選法。它是用一種浮選促集劑有選擇地黏附在被分選礦物表面，使礦物顆粒具有憎水性而黏附氣泡；另一種外加劑為泡沫劑用于穩(wěn)定氣泡，要浮選的礦物黏附一定氣泡后上浮表面經(jīng)溢流堰而被分離。泡沫浮選的可行性取決于不同礦物黏附氣泡的能力差異。一般假定粉煤灰中的炭類似于氧化的煤，因此泡沫劑應(yīng)選用適合于清除被氧化的煤的物質(zhì)。煤油可用作灰中炭的浮選促集劑，松節(jié)油或聚丙烯乙二醇可用作泡沫穩(wěn)定劑。浮選方式特別適用于濕排粉煤灰。在浮選藥劑(烴類油、松油等)的作用下，將粉煤灰中的未燃盡炭分選出來，一般可得到含炭70%左右的炭粒，可再用作鍋爐燃料。濕灰經(jīng)真空過濾可在1～2min內(nèi)脫至含水率17%～19%，脫水后的粉煤灰可采用傳統(tǒng)方法干燥。

b.磁珠的分選粉煤灰中的磁珠是高溫燃燒過程中，煤中含鐵的礦物在C及CO的還原作用下，被還原成Fe3O4而存在于珠體中，形成了磁性微珠，由于含F(xiàn)e3O4磁珠與其他顆粒有較大的磁性差別，因此可用磁選方法將磁珠從粉煤灰中分選出來。分選后可得到含鐵為60%左右的磁珠，磁選后的非磁性顆粒具有比較高的火山灰活性。用非磁性粉煤灰顆粒配制的混凝土流動性更好，火山灰活性也有很大提高，因而是非常好的混凝土活性摻和材料，而磁性粉煤灰顆粒則可用于提煉金屬鐵或作他用。

c.漂珠的分選漂珠的密度為400～750kg/m3，小于水的密度，而其他顆粒均大于水的密度。因此，可以利用漂珠與其他顆粒的密度差異，采用重選的方法，把漂珠從粉煤灰中分選出來，一般可得到純度95%左右的漂珠。

d.沉珠的分選當(dāng)粉煤灰分選出炭、磁珠、漂珠后，只剩下沉珠和單體石英等，它們在密度、粒度及表面的物理化學(xué)特性上存在差別，因此，可采用重選法和浮選法把它們分離、分級，得到不同等級的沉珠。

②物理細(xì)化磨細(xì)工藝有以下幾種：原狀灰直接磨細(xì)、先分選后磨細(xì)、先磨細(xì)后分選和淺磨粉煤灰技術(shù)。

a.機(jī)械粉磨

物質(zhì)受到機(jī)械力作用時(僅限于機(jī)械對固體物質(zhì)的粉碎作用，如研磨、沖擊、壓力等)，能夠被激活。體系的化學(xué)組成不發(fā)生變化時稱為機(jī)械激活；化學(xué)組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，則稱為機(jī)械化學(xué)激活。目前，國內(nèi)外粉煤灰機(jī)械粉磨的方法主要有：沖擊磨、振動磨、氣流磨、攪拌磨等。固體受機(jī)械力作用時發(fā)生的過程往往是多種現(xiàn)象的綜合，大體上可分為兩個階段：I.受力作用，顆粒受擊而破裂、細(xì)化、物料比表面積增大，相應(yīng)地，晶體結(jié)晶程度衰退，晶體結(jié)構(gòu)中晶格產(chǎn)生缺陷并引起晶格位移，系統(tǒng)溫度升高，此階段的自由能增大；I.自由能減小，體系化學(xué)勢能減小，微粉起團(tuán)聚作用，比表面積小，同時表面能釋放，物質(zhì)可能再結(jié)晶，也可能發(fā)生機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。

機(jī)械磨細(xì)法機(jī)械磨細(xì)對提高粉煤灰(特別是顆粒粗大的粉煤灰)的活性非常有效。通過磨細(xì)，一方面粉碎粗大多孔的玻璃體，解除玻璃顆粒黏結(jié)，改善表面特性，減少摩擦，提高物理活性；另一方面，粗大玻璃體尤其是多孔顆粒粘連的破壞，破壞了玻璃體表明堅固的保護(hù)膜，使內(nèi)部可溶性SiO2、Al2O3溶出，斷鍵增多，比表面積增大，反應(yīng)接觸面增加，活化組分增加，粉煤灰化學(xué)活性提高。

b.超聲細(xì)化超聲粉碎法對粉煤灰的細(xì)化處理，即在超聲的作用下使液體中固體顆粒破碎。它由換能器發(fā)出的很強(qiáng)的聲波在介質(zhì)水中發(fā)生空化作用，從而將粉煤灰撕碎，破壞粉煤灰玻璃體網(wǎng)絡(luò)中的Si—O鍵和AI—O鍵，增加表面的不飽和斷鍵和缺陷達(dá)到超細(xì)化粉煤灰，明顯提高粉煤灰活性，加快水化反應(yīng)速度。研究發(fā)現(xiàn)，利用超聲粉碎法對粉煤灰進(jìn)行超聲細(xì)化處理，超聲作用時間越長，超聲功率越大，粉煤灰被處理得愈細(xì)，早期增強(qiáng)效果愈好，摻粉煤灰超細(xì)粉的硬化漿體中，六角片狀的Ca(OH)2明顯減少或消失，而有益的水化產(chǎn)物C-S-H凝膠數(shù)量增多，改善界面結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)，降低漿體結(jié)構(gòu)孔隙率，從而提高其強(qiáng)度。

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