江西农业大学学报
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2022年第6期（总第414期）
鉴于我国多煤少油缺气的资源特点，煤一直作为主要的能源。煤的利用会产生大量的灰渣，其中火力发电厂燃烧产生的粉煤灰占绝对地位，粉煤灰的循环利用迫在眉睫。下面对粉煤灰进行简要的介绍并对蒸压加气混凝土砌块（AAC ）用粉煤灰提出相应的要求。1粉煤灰的形成和成分1.1粉煤灰的形成 煤的化学成分复杂，包括有机质和无机质两大类，其中有机质占大多数，有机质充分燃烧以后完全变成气体。煤中的主要矿物包括硅酸盐、氧化物、碳酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐、磷酸盐等[1]，煤燃烧时，其中发生的主要反应如下：
（1）高岭石
Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O→A12O 3·2SiO 2+2H 2O ；Al 2O 3·2SiO 2→A12O 3·SiO 2+SiO 2；3[A12O 3·SiO 2]→3Al 2O 3·2SiO 2+SiO 2。（2）伊利石
K{A12[AlSi 3O 10](OH)2}→K{A 12[AlSi 3O 10]O}+H 2O ；4K{A 12[AlSi 3O 10]O}→2K 2O+3[SiAl 4O 8·2SiO 2]+3SiO 2；煤燃烧脱硫加入石灰后发生如下反应：
SiAl 4O 8·2SiO 2+CaO→Ca[Al 2Si 2O 8]+A12O 3·2SiO 2；Ca[Al 2Si 2O 8]+2Al 2O 3→3Al 2O 3·2SiO 2+CaO ；（3）碳酸盐
CaCO 3→CaO+CO 2↑；
CaMg(CO 3)2→MgO+CaO+CO 2↑。(4)硫铁矿
FeS 2+O 2→Fe 2O 3+Fe 3O 4+SO 2↑。1.2粉煤灰的成分1.2.1化学成分
由煤燃烧时的主要反应可知，粉煤灰的主要化学成分为SiO 2、Al 2O 3、CaO 、Fe 2O 3、MgO 和未燃尽碳颗粒等。1.2.2矿物组成
粉煤灰中的玻璃体通常是主要的，但晶体物质的含量有时也比较高，范围在11%~48%，主要晶体相物质为莫来石、石英、赤铁矿、磁铁矿、铝酸三钙、黄长石、默硅镁钙石、方镁石、石灰等，在所有的
晶体相物质中莫来石占最大比例，可达到总量的6%~15%，此外粉煤灰中还含有未燃烧的碳粒。由于粉煤灰差异较大，有些粉煤灰中SiO 2分析值有一半以上属于非活性的石英，因此通过粉煤灰中的SiO 2含量来估算粉煤灰的火山灰活性是不够准确的[1]。
由于粉煤灰各颗粒间的化学成分并不完全一致，因此燃烧过程中形成的粉煤灰在排出冷却过程中，形成了不同的物相。粉煤灰中晶体矿物的含量与粉煤灰冷却速度有关，一般来说，冷却速度越快玻璃体含量越高。非晶体矿物为玻璃体、无定型碳和次生褐铁矿，其
蒸压加气混凝土砌块用粉煤灰
要求及在生产中的注意要点
申干强吴亚军余甲锋刘品德
（安徽科达机电有限公司，安徽马鞍山243000）
摘要：简述了粉煤灰的形成过程和分类方法，分析了《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》标准中各个指标的要求、要 求的原因和对产品的影响，并总结生产中容易出现的问题及其应对措施，以期提高产品的稳定性和竞争力。关键词：粉煤灰；蒸压加气混凝土砌块；烧失量
中图分类号：TU522.3+2
文献标识码：A
文章编号：1001-6945（2022）06-31-03
Abstract:The formation process and classification method of fly ash are described,through the standard “fly ash for silicate building products ”,this paper analyzes the requirements of each index,the reasons for the requirements and the impact on the products,and summarizes the problems and countermeasures in production,so as to improve the stability and competitiveness of products.
Key Words:fly ash,autoclaved aerated concrete block,silica,silt content Requirements of fly ash for autoclaved aerated concrete block and attentions in production
SHEN Gan-qiang WU Ya-jun YU Jia-feng LIU Pin-de
本栏编辑：李瑜
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砌
块与墙板
中玻璃体含量50%以上[2]。2粉煤灰的分类
由于不同粉煤灰差异很大，有必要对粉煤灰进行分类。目前，粉煤灰的分类方法比较多，没有统一的分类方法，下面仅选取其中几个较常用的方法进行分类。2.1根据CaO 的含量
根据粉煤灰中CaO 的含量分为高钙粉煤灰和低钙粉煤灰（C 类）；国内外对于高钙和低钙粉煤灰的划
分界限不统一，我国标准中[3]高钙粉煤灰指氧化钙含量大于10%的粉煤灰，低钙粉煤灰中氧化钙含量不大于10%。2.2根据燃煤品种
标准中[4]根据燃煤品种分为F 类粉煤灰和C 类粉煤灰；F 类粉煤灰由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰，C 类粉煤灰由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，氧化钙含量一般大于等于10%，其分类方法与第一种方法类似。
2.3根据粉煤灰指标
根据表1粉煤灰的不同指标，分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级粉煤灰。弥凝
2.4根据燃烧条件
按燃烧条件，锅炉可分为层燃炉、煤粉炉、流化床炉、旋风炉等[5]。鉴于层燃炉、旋风炉逐渐被淘汰，流化床炉也已升级为循环流化床锅炉，此处主要讲煤粉炉和循环流化床锅炉，其产生的粉煤灰称之为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。
镁合金熔炉
煤粉炉粉煤灰由煤粉炉燃烧产生，煤粉炉燃用细度低于100μm 的高热值煤，炉温高(一般在1400℃以上)，产出的粉煤灰是经高温熔融化合后淬冷的产物。
循环流化床燃烧技术是近二十年来迅速发展起来的新一代高效低污染清洁燃煤技术。循环流化床锅炉燃烧的是颗粒状煤，造渣的温度较低，一般为850℃～950℃，在这种温度下SO 2和NO x 的排放量大大减少；该炉型主要针对劣质煤(灰分含量≥30%)和煤矸石等燃料而设计，是近期发展的主要炉型。
煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰在矿物组成、微观形貌和烧失量等方面存在较大的区别，这些特性不仅直接影响粉煤灰活性，而且影响AAC 的质量。
标准中[6]已明确指出粉煤灰不包含以下情形：①和粉煤灰一起煅烧城市垃圾或其他废弃物时；②在焚烧炉中煅烧工业或城市垃圾时；③循环流化床锅炉燃烧收集的粉末。虽然此标准与本文中粉煤灰利用方式有所不同，但仍有一定的借鉴意义，循环流化床粉煤灰应引起足够的关注，在生产中，循环流化床粉煤灰一般不能作为全部硅质材料制备蒸压加气混凝土砌块（AAC ），多是部分掺加，使用时要与煤粉炉粉煤灰区别对待。3AAC 用粉煤灰的要求
AAC 用粉煤灰要求参考标准经过三次修订更新，
详见表1、表2和表3，其要求和分类总体上逐渐减少，下面对所有指标进行简单的阐述。
表1硅酸盐建筑制品用粉煤灰JC
409-91
细度（0.045mm 方孔筛筛余量）/%不大于标准稠度需水量/%不大于烧失量/%不大于二氧化硅含量/%不小于三氧化硫含量/%不大于
30507
402
455812556015
表2硅酸盐建筑制品用粉煤灰JC/T
409-2001
细度
烧失量/%≤二氧化硅含量/%≥三氧化硫含量/%≤注：细度可选用0.045mm 或0.080mm 方孔筛筛余量判定
（0.045mm 方孔筛筛余量）/%≤（0.080mm 方孔筛筛余量）/%≤30
15
5.0451.0
452510.0402.0
表3硅酸盐建筑制品用粉煤灰JC/T
409-2016
烧失量/%二氧化硅/%三氧化硫/%氯离子/%
仅对配筋制品有氯离子要求
≤8.0≥40≤2.0≤0.06
3.1
细度
粉煤灰越细，活性越高，所以细度是非常重要的性能指标。三个标准中要求不尽相同，生产中一般要求0.080mm 方孔筛筛余量不大于20%，对于高容重（B06以上）的制品可以略微放宽，比表面积不大于2500cm 2/g ～3000cm 2/g [7]；有资料表明，采用0.045mm 孔径的标准筛来测定粉煤灰的细度比较合理[1]。所以实际生产中，有条件的企业可以考虑用这两种孔径的筛子同时测试，可以得到粉煤灰更详细的粒径范围，以便调整工艺。一般情况下，粉煤灰的细度均能达到生产要求，但是生产中最好可以配置球磨机，一来可以去除粉煤灰中杂草之类的杂质；二来可以将其中的团聚颗粒磨碎，优化粉煤灰的颗粒级配。对于干粉煤灰的利用，可以通过提前喷淋处理或者制浆后放置2h 后，使粉煤灰充分吸水再使用，否则使用时容易出现问题。3.2烧失量
烧失量主要是由粉煤灰中碳含量多少决定，烧失量高，可认为粉煤灰中的含碳量高。上述标准中要求各不相同，生产中一般要求低于6%，若粉煤灰中SiO 2和Al 2O 3含量高，可以略微放宽要求；有资料表明，当含碳量超过10%，会明显降低AAC 的强度和抗冻性[7]。碳是一种疏松多孔物质，有很强的吸水性，导致粉煤灰需水量大，为满足生产过程中所需的一定流动度，需要较高的水料比，在蒸压养护过程中绝大部分以自由水而非离子水的形式存在，蒸压养护完成后，留下较多的毛细孔，密实度减小，制品质量降低；另外，含碳量高，会
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导致在水化反应过程中，水会在碳的表面形成一层憎
水性薄膜，不利于水分向粉煤灰内部的渗透，影响水化产物的生成，进而影响AAC 制品的强度。3.3二氧化硅
由于煤中无机组分夹杂的矿物较多，导致粉煤灰中的SiO 2含量多在35%～60%，但是高温燃烧后淬冷的粉煤灰含有较多的硅铝玻璃体，具有较高的活性，虽然其SiO 2含量与砂等硅质材料相比低许多，但依然可以做出合格的产品，生产中一般要求含量在45%以上。3.4三氧化硫
三氧化硫的含量高低主要与粉煤灰中硫酸盐的高低有关，高钙粉煤灰通常有比较高的含量，富铁粉煤灰也可能有较高的含量。易溶解的硫酸盐及硫化物，在空气和潮湿条件下发生氧化，会腐蚀构件钢筋；除此之外，硫酸盐在生产中容易使产品发生膨胀，带来不性，生产中一般要求含量在2%以内。
循环流化床粉煤灰特别是锅炉内脱硫的固硫灰，多属于高钙粉煤灰，其中的SO 3含量远高于煤粉炉粉煤灰，多在5%以上，有的甚至高达15%，此类粉煤灰的利用非常困难。
3.5标准稠度需水量
利用维卡仪，通过试验研究不同含水量粉煤灰净浆的穿透性，以确定所需加入的水量，此为标准稠度需水量。用此指标表示粉煤灰的需水性，需水性是粉煤灰最重要的使用特性，因为此指标决定生产时的拌合料用水量，影响浇注的工艺参数和产品性能。
需水性与粉煤灰的粒径和其中未燃尽的碳有关，粗粒粉煤灰由于多孔性，除了毛细管吸水和薄膜水之外，还能将一部分水吸入空隙内，而细粒粉煤灰不能将水吸入空隙内，吸水能力较差，所以生产中，对于粗粒粉煤灰的球磨处理非常有必要。经过粉磨的粉煤灰，吸水较差，因为粉磨后的粉煤灰颗粒呈针片形状，这些颗粒在水中由于液体的表面张力，使颗粒趋于定向排列，减小了薄膜水层及需水性。
现行标准已经取消此指标的要求，但是笔者认为此指标非常重要，后期是否考虑再加入标准要求，煤粉炉粉煤灰标准稠度需水量多在45%以下，循环流化床粉煤灰标准稠度需水量多在55%以上，生产中一般要求此指标在55%以内。3.6其他指标
除了标准中要求的指标以外，借鉴发达国家AAC 企业对原料指标的要求，建议有条件的企业检测并增加以下指标的要求：Al 2O 310%～30%、Fe 2O 3≤10%、Na 2O+K 2O≤3%、CaO≤10%、MgO≤3%。
粉煤灰的膨胀性能主要来源于其中游离的氧化钙和氧化镁，在生产的硬化和蒸压养护环节容易引起膨胀，从而导致次品的产生。
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其他粉煤灰类似物AAC 用炉渣、气化渣、焚烧生活垃圾渣等没有相应的标准，其技术指标可以参考粉煤灰，但是需要注意以下几点：
（1）与粉煤灰类似，这几类物质品质和性能与煤种和锅炉有关，当采用不同的炉渣时，需要根据炉渣的检测结果适时调整生产工艺。
（2）渣浆的物理性能较差，较易沉降，影响浇注稳定性，一般使用炉渣时可以考虑与粉煤灰掺加使
用，调节料浆的稳定性。
（3）此类渣不易磨细，注意控制其细度，这样才能更好地发挥炉渣的活性。5结语
由于煤种、煤燃烧粒径、燃烧条件、排灰方法等不尽相同，导致粉煤灰在物理性能、化学成分和矿物组成不尽相同，有时会差异巨大，所以在利用时要区别对待处理，对于标准中各指标的要求需要灵活运用。随着环保要求提高，脱硫脱硝粉煤灰的堆积量逐渐增大，这类粉煤灰的利用不能按照以往经验死板硬套，必要时需要经过特殊处理才能使用。参考文献：
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[2]韩怀强.粉煤灰利用技术[M].化学工业出版社.[3]GB/T16753-1997，硅酸盐建筑制品术语[S].中国
标准出版社,1997.
cyg[4]GB/T1596-2017，用于水泥和混凝土中的粉煤灰
[S].中国标准出版社,2017.
[5]王福元.粉煤灰利用手册[M].中国电力出版社.[6]GB/T1596-2017，用于水泥和混凝土中的粉煤灰
[S].中国标准出版社,2017.[7]亨娜雅迪·莫维茨等编·颜德姮，等，翻译.蒸压加气
混凝土工艺[M].中国建筑工业出版社.
收稿日期：2022-4-14
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