粉煤灰专用助磨剂的开发

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1.什么是粉煤灰

从火力发电厂燃煤锅炉烟道中收捕下来的粉状烟道灰，称之为粉煤灰。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废弃物。

煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷作用而呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

粉煤灰是我国当前排放量较大的工业废渣之一。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们的广泛关注。

煤在锅炉中燃烧后，有两种形状的固态残留物———灰和渣。随着锅炉烟气从烟道尾部排出的，主要是经沉降室或除尘器收集下来的固体颗粒，简称烟灰或飞灰；颗粒较大或呈块状的，是从炉膛底部收集出来的，简称炉渣。我们平常讲的粉煤灰综合利用，就包括飞灰和炉底渣两个部分。

根据电厂燃煤质量和品种的不同，排放收集的粉煤灰有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。按照国家标准规定，凡氧化钙含量大于8%或游离氧化钙含量大于1%的粉煤灰称为高钙粉煤灰。故一般情况下，高钙灰和低钙灰都是以测定粉煤灰中氧化钙含量和游离氧化钙含量的数值来区分的。通常，高钙粉煤灰的颜色偏黄，低钙粉煤灰的颜色偏灰。

随着人们对粉煤灰开发利用的不断深入，粉煤灰综合利用途径日趋广泛。目前，粉煤灰可应用于水泥工业生产以及混凝土与砂浆、墙体材料、筑路、回填等工程领域。粉煤灰是一种不可多得的再生资源的新观念，已经形成。

粉煤灰与矿渣一样，属于量大面广的工业固体废弃物之一。由于它的活性不如矿渣高，因此总体的利用率不如矿渣好。通常，电厂采用两种方式存放粉煤灰。其一为干法，收尘器将粉煤灰回收后自动分级，然后分别存放在库内。其二为湿法，将收尘器回收的粉煤灰，通过管道用水将粉煤灰冲到一个指定的大型沉淀池中。

目前，发电机组较大或自动化程度较高的电厂多数采用干法存放粉煤灰。由于这种方法储存的粉煤灰活性较好，其利用率几乎达到100%，主要用于混凝土和水泥制品工程，以及用作粉煤灰水泥的混合材。而多数中小电厂则采用湿法储存。采用湿法储存时，由于粉煤灰不分级且长期泡于水中，其活性很低，因此利用率也低。如何激发这部分粉煤灰的活性，使它也能大规模应用，是目前粉煤灰开发利用的重要研究课题。而掺助磨剂利用机械力活化粉煤灰，正是一种快捷而经济的方法。

2.粉煤灰专用助磨剂研制

粉煤灰专用助磨剂的开发是一个新的课题。根据助磨剂的作用机理，研究人员选择不同的物质组成和不同的生产工艺，经过多次试验研究后，开发粉煤灰专用助磨剂的工作逐步走上正轨。首先，研究人员认识到：助磨剂的物质组成必须是偶极矩大的极性物质或强力的表面活性剂，极性物质屏蔽效应强，各种不同的吸附剂在颗粒表面上具有不同的吸附机理，将多种表面活性剂分别通过试验，有条件地组合在一起，能够增强在颗粒表面的吸附作用，改善助磨效果。其次，根据当前的现实情况，即混合粉磨粉煤灰水泥的企业较多，在生产粉煤灰水泥时，由于其中各种成分在磨内所要求的助磨机理各不相同，因此要找出各自的作用机理，确定最佳组合，在磨内要求几种物质结合在一起复配成多功能复合助磨剂，以增强其对粉煤灰水泥的适应性。

由于粉煤灰专用助磨剂属于多功能复合助磨剂，因此在助磨剂原材料的选取上，要考虑其与普通助磨剂的不同之处。其一，要采用碳酸钙物质完善调整水泥石的化学组成，提高粉煤灰在水化过程中所消耗的大量放热反应。其二，要采用不同的化学物质，并通过多种试验来补充激发粉煤灰的潜在活性，与多种离子表面活性剂复合成粉煤灰专用助磨剂。其三，要采用多种分散剂、外加剂与粉煤灰进行复合试验及研究，针对不同的水泥粉磨物料、颗粒组成等工艺条件，在粉磨过程中使用不同的粉煤灰专用粉磨剂。此外，还要保证研发出的粉煤灰专用助磨剂达到国家建材行业标准对其各项技术指标的要求。

粉煤灰专用助磨剂有别于普通助磨剂，它可以用于活化粉煤灰的单独粉磨，也可以用于生产粉煤灰水泥的混合粉磨。掺加粉煤灰专用助磨剂之后，一般可以使粉煤灰水泥产品的强度提高4～8MPa。如使用相同质量的水泥熟料，可较大幅度地提高粉煤灰在水泥中的掺加量。当活化后的粉煤灰用作水泥混合材时，粉煤灰掺量可达到30%～50％。在不增加厂房设备投资的情况下，使用粉煤灰专用助磨剂可提高球磨机台时产量20%～40%，节省水泥生产粉磨电耗8～15kWh/t，其经济效益、社会效益都十分可观。