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    耐火材料粉煤灰制备耐火材料烧结温度的探究
    来源:    发布时间: 2017-11-01 10:04   644 次浏览   大小:  16px  14px  12px
    中国是世界上主要产煤大国和燃煤大国之一,我国有1000多座燃煤发电厂,而且每年还要新增发电机组400~600万千瓦[1] 。随着电力 工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加,但是粉煤灰的利用率却保持在较低的水平 。
    中国是世界上主要产煤大国和燃煤大国之一,我国有1000多座燃煤发电厂,而且每年还要新增发电机组400~600万千瓦[1] 。随着电力 工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加,但是粉煤灰的利用率却保持在较低的水平 。粉煤灰的大量堆放,不仅占用宝贵的土地资源,长期堆放的粉煤灰中的微量有毒有害重金属元素会渗透到地下,导致土壤、地表水体及浅层地下水污染,影响土壤环境和水体环境[2] 。因 此,如何有效地利用粉煤灰已成为资源合理利用的关键之一 。此外,回收利用粉煤灰是一个好的处理粉煤灰的方法,它可以实现巨大的经济和环境效益 。当前粉煤灰的主要利用有作为烧结材料、玻璃 原材料、提取三氧化二铝、铁等、作为植物的营养成分、调节污水的 pH 值、土壤改 良剂、混凝土添加剂、制备耐火砖、捕捉二氧化碳、合成沸石等[3] 。
    1.1 粉煤灰的理化性质
    耐火材料粉煤灰是灰白色的粉状物,含水量大的粉煤灰呈黑色 。其物理性质取决于燃煤的 种类、煤粉的细度、燃煤方式和温度,以及电厂收尘效率、排灰方式等 。从物理性质来看,粉煤灰的粒径为17~40 μm,容重为 0.5~1.0 kg/L,孔隙度为 60%~70%,比表面积为2000~4000 cm2/g[7]粉煤灰是一种火山灰质混合材料,其化学成分与燃煤的性质有密切关系 。但主要是氧化物及其少量未燃尽的碳和其它微量元素,还有一些有害元素 。主要氧化物通常的降序排列为:SiO2>Al2O3>Fe2O3>CaO>MgO>K2O 。粉煤灰中还含有一些微量元素,如铬、铅、镍、钡、锌等,其中的部分微量元素会对环境造成不同程度的危害 。
    1.2 粉煤灰的矿物组成
    粉煤灰是煤中无机矿物质灼烧后的氧化物和硅酸盐矿物组成的混合物,物相主要是玻璃体,占 50%~80% 。主要矿物有莫来石(3Al2O3·2SiO2)、α-石英(两者约20%左右)、β-硅酸二钙、方解石、钙长石、磁铁矿、赤铁矿、铝硅酸盐钙或硅酸钙共占70%左右,这些矿物在粉煤灰中一般不以单矿物状态存在,而是以多相集合体的形式出现[4] 。据统计,我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成分别为:SiO2、Al2O3、TFeO(FeO+Fe2O3)、CaO、TiO2、MgO、 K2O、 Na2O 、SO3 、MnO等[5] 。
    1.3 粉煤灰制耐火材料的可行性分析
    粉煤灰中主要的化学组成是SiO2 、Al2O3 ,矿物相中还含有少量的莫来石,而硅酸铝质耐火材料中的主要化学成分与粉煤灰相同,且主要的矿物组成为莫来石和石英 。由此可知,若我们以粉煤灰为原料来烧成主要矿物相为莫来石的耐火材料是可行的,并且粉煤灰中少量的莫来石可以作为晶种,能够促进莫来石的形成 。
    试样经过煅烧后的XRD图(图1)显示:在选取的温度范围内,当温度从1100 ℃升高至1300 ℃时,随着温度的升高,莫来石的衍射峰峰值有逐渐增强的趋势,这说明在这一过程中,莫来石晶相逐渐在增加,这可能是由于温度的升高导致试样中的Al2O3莫来石化,从而促进了莫来石的合成,因 此,在这一过程中,Al2O3峰值呈现减弱趋势 。而当温度继续从1300 ℃升高至1400 ℃时,莫来石的衍射峰峰值减弱,Al2O3峰值增强,这可能是因 为烧结温度过高,促进莫来石相向其他晶相的转变,部分又转变为Al2O3晶相[6-7] 。
    由此可知,若我们以粉煤灰为原料来烧成主要矿物相为莫来石的耐火材料是可行的,并且粉煤灰中少量的莫来石可以作为晶种,能够促进莫来石的形成 。http://www./

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