粉煤灰作为一种十分常见的矿物掺合料,其质量差别很大,经常有劣质粉煤灰混入,给生产和质量控制带来麻烦。这里所说的劣质粉煤灰主要包括分Ⅲ级灰和统灰以及假灰和不适合商品混凝土使用的粉煤灰。这些劣质粉煤灰的主要特点是:玻璃珠体少,需水量大,使用后易造成混凝土泌水或滞后泌水,不但不能改善混凝土和易性,反而降低混凝土的工作性能。此外,劣质粉煤灰的使用易导致混凝土28d强度不足,后期强度增长低,造成混凝土工程质量不合格。
粉煤灰是我国当前排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。对于粉煤灰治理问题,各国通常同时采取了污染治理和综合利用两种方法。在供应一级粉煤灰污染治理上,我国还缺乏更具针对性的法律规定,执法上更是存在“有法不依”的问题。在粉煤灰综合利用方面,我国同样环保法律与环境政府监管的缺位。本文为解决我国当前存在的粉煤灰污染治理和综合利用方面存在的相互脱节等问题,提出了相关政策建议。供应一级粉煤灰,也称煤灰,是人们在日常生活中对燃煤工业排放的粉煤灰的一种通俗称法。根据原煤炭部于1996年颁布的《煤炭工业粉煤灰综合利用管理办法实施细则》,“粉煤灰是指矿区燃煤电厂、煤矸石电厂、煤气站和各类锅炉房排放的烟道灰、炉底渣和溢流渣。”
将粉煤灰作为原材料生产烧结砖是综合利用粉煤灰最佳途径之一,我国每年生产和使用烧结砖6000多亿块,如每块砖能利用0.5 kg粉煤灰,每年可利用3.5亿多t粉煤灰,由此看出发展烧结粉煤灰砖蕴藏着对粉煤灰利用的巨大潜力。当然,目前不是每一个地方、每一个供应一级粉煤灰砖厂都能就地就近获得粉煤灰可就地利用,但就我国电厂分布来看,很多电厂周围都分布着相当多的砖厂。另外,为了利用粉煤灰还可在电厂附近或电厂内有计划地建设一批烧结粉煤灰砖厂。经过精心有力地组织和推动,如能有5 %~10 %的烧结砖掺用粉煤灰生产,每年也可利用1750~3500 万t粉煤灰,这是一个相当可观的数量,作为第一步这一目标是非常了不起的,对国家是一大贡献。在制砖工业中利用粉煤灰不仅可以节省一部分粘土质矿物及耕地,又可减少粉煤灰排放堆存占地,改善和保护环境,还可充分利用存在于粉煤灰中未燃尽的固定炭,减少烧砖用煤,大大节约能源,这是其他利用途径所不能及的。而且在烧结砖中加入一定量粉煤灰后,每块砖的重量可减轻0.5 kg,从而进一步减轻建筑物自重,可实现一举多得之效,应大力提倡,积极发展。
粉煤灰的燃烧过程: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(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。供应一级粉煤灰这些不燃物因受到高温作用而部分熔融。供应一级粉煤灰同时由于其表面张力的作用,形成大量细小的球形颗粒。
在混凝土的配制过程中,掺加粉煤灰可以节省水泥,具有一定的经济效益和生态效益。本文在研究混凝土、粉煤灰、水泥等物质基本性质的基础上,用控制变量法的思想,设计了几组实验,对比分析了不同粉煤灰掺量和细度对配制的混凝土性能的影响。(1)在供应一级粉煤灰掺量对混凝土性能的影响实验中,在其他条件都相同的情况下,取5 种掺量百分比:40%、30%、20%、10%、0%,并对它们配制的混凝土的抗压强度作对比分析,实验结果表明:粉煤灰混凝土的前期强度增长慢,后期强度提升大;适量粉煤灰的掺入会提高混凝土强度,掺量取20%为宜。供应一级粉煤灰(2)在粉煤灰细度对混凝土性能的影响实验中,在其他条件都相同的情况下,用细度分别为13.20μm、11.00μm和9.30μm的粉煤灰配制混凝土,并对它们的抗压强度作对比分析,实验结果表明:粉煤灰的细度值越小,制成的混凝土的抗压强度越大。
普通蒸汽养护和高压蒸汽养护粉煤灰砖是我国较早发展的利用粉煤灰生产墙体材料的品种。它是将粉煤灰、炉渣(或砂子、石屑)与石灰或再加上少许二水石膏经计量、搅拌混合、消化、压制成型、普通蒸汽养护(100 ℃饱和蒸汽)或高压蒸汽养护(180~200 ℃饱和蒸汽)而成的具有一定抗压强度的砖制品。由于生产工艺成熟,并能大量利用粉煤灰、炉渣(1亿砖可利用18~20 万t粉煤灰和炉渣),抗压强度可达100~200#,能满足承重墙体的要求,因而受到人们的重视,在60年代至80年代得到较大发展,累计投资5.4亿元人民币建设了159条生产线。