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。
2000 年山西省火电装机容量为1 290 万kW,至2013 年增长了3 倍,达到5 202 万kw。全省发电量由2000 年的620 亿kw 增长到2013 年的2527 亿kw 粉煤灰也由2000 年的805 万吨增长到2013 年的4799 万吨(约占全国专业二级粉煤灰总产生量的8.4 %)。由于燃煤品质下降以及低热值煤发电项目的逐步实施,燃料发热量低,灰分普遍提高,专业二级粉煤灰产生量年增长速度较发电量增长速度快。
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。二级粉煤灰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。对专业二级粉煤灰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。
80年代初,为了推动节能,国家计委联合国家建材局曾组织过非烧结粘土砖的研究开发。当时的非烧结粘土砖是特指用风化的山土、砂土或其他劣质杂土加上10 %以内的普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥经搅拌混合、机械压制成型、堆放在场地上经自然养护硬化而得的产品。为了开拓粉煤灰的利用途径,扩大粉煤灰利用,曾将这一工艺方法引入非烧结粉煤灰砖生产,经苏州水泥混凝土研究设计院在望亭电厂试验和生产证明当水泥加到10 %左右时,砖的抗压强度可以达到100 kg/cm2,但用这些砖建造的2~5层砖混结构建筑(包括围墙)像普通蒸汽养护、压制粉煤灰砖建筑一样,建成一段时间后在山墙及窗台下出现裂缝。近两年来,北京东方化工厂自备电厂用其新建的蒸压粉煤灰砖厂的粉煤灰砖所建四层办公楼也产生了较严重的裂缝。因此,在没有新的重大有效改进措施之前,不宜盲目发展。另外,在一些研究者的宣传中提出要加入各种“固化剂”,并将“固化剂”搞得很“玄”,故弄玄虚,其实所谓“固化剂”就是水泥,即使加入一些其他掺加剂,也是调节水泥水化、硬化的外加剂。马鞍山二级粉煤灰
物理激活也称机械激活,对粉煤灰、矿渣、煤矸石等具有很好的处理效果。超细粉磨可以使粉煤灰颗粒粒径变小,比表面积增加,有效填充于水泥硬化浆体的孔隙,起到密实增强的作用。同时,超细颗粒表面出现错位、点缺陷和结构缺陷,表面自由能增加,活性提高。在水泥水化过程中超细专业二级粉煤灰会与水泥初期水化生成的氢氧化钙发生二次水化反应,不但有助于提高水泥后期强度,而且降低体系碱度,改善耐久性。二级粉煤灰价格超细粉粒径比水泥粒径小很多,其密实填充效应将水泥空隙中的水置换出来,抵消了比表面积高而增加的湿润水部分,所以掺加超细粉会不提高而是减少水泥需水量。另超细粉颜色较深能改善水泥颜色,增强水泥和减水剂的适应性。
利用粉煤灰生产烧结砖是将粉煤灰掺入粘土、页岩中或在粉煤灰中掺加粘结材料共同混合挤出成型。粉煤灰能掺入的数量取决于粉煤灰的品质,尤其是它的细度,粘土或页岩的塑性。粉煤灰细度越细,粘土、页岩的塑性越高,粉煤灰掺加量可越高。在现实生活中人们常常追求用100 %的粉煤灰生产烧结砖,这是一种理想,一种良好的愿望,可以理解。专业二级粉煤灰但在目前的技术水平和条件下还做不到。目前掺加到30 %已没有问题,能掺加到50 %就非常理想。要掺到70 %~80 %,需经相当艰巨的努力和采取更多的技术措施,即使如此,也是相当困难的。但在过去的宣传中,宣传研制成功全粉煤灰烧结砖,这种提法存在着一定的模糊和某种程度的误导,①从目前水平看在技术上还不可能;②把掺加其中的粘结材料部分(约15 %~20 %)钠基膨润土没有计入其内,这是值得注意的,应该实事求是在宣传上不 该哗众取宠。