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分选粉煤灰分选是采用不同手段将不同特征的颗粒进行分离，以便按其特性进行利用。粉煤灰的组成大都是以游离态的固相形式存在，其物理化学性质存在明显的差异，因此具备相互分选的条件。其分选方法主要有以下4种。

a.炭的分选粉煤灰中未燃尽炭的分选，是根据炭颗粒表面物理化学特性(即润湿性)的差别来进行分选的，采用浮选法。它是根据容重分离，如颗粒容重小于1的中空粉煤灰可以水为介质采用浮选法分离。含碳量较高的粉煤灰颗粒通常采用泡沫浮选法。它是用一种浮选促集剂有选择地黏附在被分选矿物表面，使矿物颗粒具有憎水性而黏附气泡；另一种外加剂为泡沫剂用于稳定气泡，要浮选的矿物黏附一定气泡后上浮表面经溢流堰而被分离。泡沫浮选的可行性取决于不同矿物黏附气泡的能力差异。一般假定粉煤灰中的炭类似于氧化的煤，因此泡沫剂应选用适合于清除被氧化的煤的物质。煤油可用作灰中炭的浮选促集剂，松节油或聚丙烯乙二醇可用作泡沫稳定剂。浮选方式特别适用于湿排粉煤灰。在浮选药剂(烃类油、松油等)的作用下，将粉煤灰中的未燃尽炭分选出来，一般可得到含炭70%左右的炭粒，可再用作锅炉燃料。湿灰经真空过滤可在1～2min内脱至含水率17%～19%，脱水后的粉煤灰可采用传统方法干燥。

b.磁珠的分选粉煤灰中的磁珠是高温燃烧过程中，煤中含铁的矿物在C及CO的还原作用下，被还原成Fe3O4而存在于珠体中，形成了磁性微珠，由于含Fe3O4磁珠与其他颗粒有较大的磁性差别，因此可用磁选方法将磁珠从粉煤灰中分选出来。分选后可得到含铁为60%左右的磁珠，磁选后的非磁性颗粒具有比较高的火山灰活性。用非磁性粉煤灰颗粒配制的混凝土流动性更好，火山灰活性也有很大提高，因而是非常好的混凝土活性掺和材料，而磁性粉煤灰颗粒则可用于提炼金属铁或作他用。

c.漂珠的分选漂珠的密度为400～750kg/m3，小于水的密度，而其他颗粒均大于水的密度。因此，可以利用漂珠与其他颗粒的密度差异，采用重选的方法，把漂珠从粉煤灰中分选出来，一般可得到纯度95%左右的漂珠。

d.沉珠的分选当粉煤灰分选出炭、磁珠、漂珠后，只剩下沉珠和单体石英等，它们在密度、粒度及表面的物理化学特性上存在差别，因此，可采用重选法和浮选法把它们分离、分级，得到不同等级的沉珠。

②物理细化磨细工艺有以下几种：原状灰直接磨细、先分选后磨细、先磨细后分选和浅磨粉煤灰技术。

a.机械粉磨

物质受到机械力作用时(仅限于机械对固体物质的粉碎作用，如研磨、冲击、压力等)，能够被激活。体系的化学组成不发生变化时称为机械激活；化学组成或结构发生变化，则称为机械化学激活。目前，国内外粉煤灰机械粉磨的方法主要有：冲击磨、振动磨、气流磨、搅拌磨等。固体受机械力作用时发生的过程往往是多种现象的综合，大体上可分为两个阶段：I.受力作用，颗粒受击而破裂、细化、物料比表面积增大，相应地，晶体结晶程度衰退，晶体结构中晶格产生缺陷并引起晶格位移，系统温度升高，此阶段的自由能增大；I.自由能减小，体系化学势能减小，微粉起团聚作用，比表面积小，同时表面能释放，物质可能再结晶，也可能发生机械力化学效应。

机械磨细法机械磨细对提高粉煤灰(特别是颗粒粗大的粉煤灰)的活性非常有效。通过磨细，一方面粉碎粗大多孔的玻璃体，解除玻璃颗粒黏结，改善表面特性，减少摩擦，提高物理活性；另一方面，粗大玻璃体尤其是多孔颗粒粘连的破坏，破坏了玻璃体表明坚固的保护膜，使内部可溶性SiO2、Al2O3溶出，断键增多，比表面积增大，反应接触面增加，活化组分增加，粉煤灰化学活性提高。

b.超声细化超声粉碎法对粉煤灰的细化处理，即在超声的作用下使液体中固体颗粒破碎。它由换能器发出的很强的声波在介质水中发生空化作用，从而将粉煤灰撕碎，破坏粉煤灰玻璃体网络中的Si—O键和AI—O键，增加表面的不饱和断键和缺陷达到超细化粉煤灰，明显提高粉煤灰活性，加快水化反应速度。研究发现，利用超声粉碎法对粉煤灰进行超声细化处理，超声作用时间越长，超声功率越大，粉煤灰被处理得愈细，早期增强效果愈好，掺粉煤灰超细粉的硬化浆体中，六角片状的Ca(OH)2明显减少或消失，而有益的水化产物C-S-H凝胶数量增多，改善界面结构和孔隙结构，降低浆体结构孔隙率，从而提高其强度。

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