在蒸制粉煤灰砖发展过程中,由于国内采购不到蒸压釜以及后来为了降低投资而采用养护窑(不用蒸压釜)用普通蒸汽养护生产粉煤灰砖坯,该工艺曾一度普遍发展。由于反应温度低、水化硅酸盐产物少、结晶度不够,虽然抗压强度勉强可以满足承重墙体要求,但其干燥收缩值大,用该砖建造的建筑,建成后一段时间(一般在半年至1年内),在山墙、内承重墙及窗台下产生不同程度裂纹。最严重的发生在60、70年代的湖南株洲市粉煤灰砖混建筑的内外墙体涉及建筑物安全而拆除。因此,使整个普通蒸汽养护粉煤灰砖发展受挫,一部分企业不得不因此被迫停产。为了解决这一问题,研究决定停止发展普通蒸汽养护粉煤灰砖,改变工艺路线,在技术政策上决定大力发展高压蒸汽养护粉煤灰砖,砖的收缩大大改善,用该类砖建筑的建筑墙体及窗台下裂缝大大减少,程度大大减轻。但通过对大量建筑物调查裂缝并未从根本消除,特别是在窗台下仍生产轻微的裂缝,这说明该砖虽经蒸压,但收缩值仍未达到要求,为了比较彻底地解决粉煤灰砖墙体裂缝问题,必须通过改进配方,正确选择原材料,调整混合料级配,采用轮碾搅拌混合,加强混合料消化,提高砖坯成型压力,最好双面加压,以提高砖坯的密实度,提高蒸压养护的温度(相应饱和蒸汽压力应在10~12大气压以上),以增加水化硅酸盐产物数量和改善结晶状况,产生更多的托勃莫来石晶体,改善结晶度和晶型,使砖的抗压强度达到200 kg/cm2以上。采取上述综合措施可以进一步减少粉煤灰砖的收缩,可以比较好地解决粉煤灰墙体的裂缝问题。若采用粉煤灰、石灰与一定级配的中砂配料,经高压力压制成型和更高压力蒸汽养护也可获得较高砖强度和较低收缩值。
据调查, 近几年山西省投产的粉煤灰综合利用项目日益增多,全省用灰企业2 000 余家,全年总产值超过100 亿元, 粉煤灰综合利用产业在全省经济总量中已经占有一席之地。专业粉煤灰厂综合利用项目主要集中在建材利用方向,包括商品粉煤灰、粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、混凝土砂浆、加气混凝土砌块、粉煤灰砖等。水泥厂利用粉煤灰生产矿渣粉煤灰硅酸盐水泥等各类水泥,年利用专业粉煤灰厂约600 万t;加气混凝土砌块生产企业40 余家,年利用粉煤灰约360 万t;年生产粉煤灰烧结砖、蒸压砖达到30 亿块,年利用粉煤灰约580 万t;混凝土、干混砂浆等消纳粉煤灰量也将近500 万t。在新型建材领域也开展了有益探索,粉煤灰生产新型轻质复合墙板、装饰板、保温板等项目已取得初步成功及市场应用。
提及对粉煤灰的综合利用,大家往往容易想到粉煤灰可以用来生产加气混凝土、建筑砌块、微晶玻璃,还可用作水泥生产原料,用于生产各种装饰板材、地聚物等。还可以通过采用湿法冶金的方法由粉煤灰生产氧化铝、分子筛等。粉煤灰厂价格对粉煤灰的综合利用为国家产业政策所鼓励,近几年发展迅速。尤其是将粉煤灰用于建材领域及用于生产氧化铝,更是受到各界重视。对专业粉煤灰厂的综合利用有利于消除由粉煤灰的积存对环境造成的污染,并能够创造一定的经济效益。但据笔者调研的情况看,粉煤灰用于建材领域虽属大宗量利用途径,但利用过程所创造的经济价值不高,从粉煤灰所含的硅、铝、铁等有价元素看,其实质上是对所述有价资源的低层次利用。由粉煤灰生产氧化铝是一条较好的利用途径,但单纯的提纯氧化铝而对其他有价元素弃之不用,则不仅不能创造应有的经济效益,而且还会因废水和废渣的产生而对环境造成更为严重的污染,对此,已为近几年来一些单位所进行的工业化实践所证明。总之,对粉煤灰的综合利用符合国家产业政策,既是环境保护的需要,也是经济发展的需要。
对于水泥厂可采用“先磨后混”的后掺法,即超细粉不用经过粉磨直接按确定的掺加量在混合材出磨时后掺,节省电费和球耗。专业粉煤灰厂具体做法:经过水泥胶砂强度试验确定粉煤灰超细粉具体掺加量后,对于无均化设备的可在磨尾提升机处按比例加入混合材中,随出磨料一同进选粉机。专业粉煤灰厂超细粉因其比表面积远远低于水泥其他组分,能直接被选粉机均匀地选走,有效确保水泥的均匀性。
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)在专业粉煤灰厂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。专业粉煤灰厂(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。
烧结粉煤灰陶粒是一种性能很好的轻骨料,它可用于桥梁、建筑承重构件、框架结构用混凝土等,在有条件的地方应大力发展,这项技术和产品在国内外都已成熟。我国天津硅酸盐制品厂的烧结粉煤灰陶粒,英国与荷兰的“莱泰克”烧结粉煤灰陶粒皆属此类。因“莱泰克”技术对所用粉煤灰性能要求比较高,其粉煤灰中小于45 μ的颗粒含量要求高于55 %,此时在造粒成球过程中不需加入任何粘结剂,如粘土。只是在粉煤灰中含碳不足时,添加不超过5 %的煤粉。我国的粉煤灰极少能满足这些要求,若经过分选也有可能满足。一般在生产时需加入一定数量的粘土(或膨润土)做粘结剂。但增加一种原料,就要增加一个系统,并相应增加投资。目前在工艺上用烧结机焙烧比较成功。因为通过成球盘成型的粉煤灰颗粒,静置于烧结机上,在整个过程中成型的颗粒不滚动随烧结机履带移动而经过预热烧成、冷却最终烧成有相当强度的轻骨料。现在用回转窑烧成的不多,因回转窑烧成其料粒要在转动的窑体内滚动,如料粒没有足够的粘结强度,在滚动中将破碎并产生大量粉尘。不过国内一些研究者,正在探索用回转窑烧制粉煤灰陶粒的工艺。