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、每一个专业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。
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。专业一级粉煤灰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,年利用专业一级粉煤灰约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。
粉煤灰可用作砂浆、水泥、混凝土的掺合料,并成为混凝土、水泥的组分,粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土、空心砌砖、泡沫混凝土、烧结或非烧结陶粒,铺筑道路。除此之外,粉煤灰还有哪些作用呢?成本降低:掺加专业一级粉煤灰在等强度等级的条件下,可以减少水泥用量约10%~15%,因而可降低混凝土的成本。专业一级粉煤灰耐磨性提高:粉煤灰的硬度和强度较高,因此说粉煤灰混凝土的耐磨性要好于普通混凝土。但混凝土养护不良会导致耐磨性降低。混凝土的温升降低:掺加粉煤灰后可减少水泥用量,且粉煤灰水化放热量很少,从而减少了水化放热量,因此施工时混凝土的温升降低,可明显减少温度裂缝,这对大体积混凝土工程非常有利。混凝土拌和料和易性得到改善:掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性,使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型,并可减少坍落度时候的损失。
利用粉煤灰生产烧结砖的技术关键除原材料的品种、性能外,还在于:①粉煤灰与粘土、页岩的混合均匀程度,如何使粉煤灰在粘土、页岩中混合分布均匀;②与所要生产砖的规格、品种相适应的挤出成型的工艺参数及挤出机性能;③成型坯体的密实度;④相应的干燥、烧成及码、搬运技术水平,在这4方面,我国在技术上还未成熟,仍需进一步研究开发和探索。从南京、鞍山、秦皇岛引进的生产技术及装备所建设生产线的生产运作情况看也说明了这一问题。在这些生产线引进合同中都规定了粉煤灰重量掺入比例为50%,甚至更高,但经生产实践均没有达到。
近年来,许多混凝土公司发现生产的混凝土出现刺鼻的氨味,而且在验收粉煤灰时进行需水量比试验也常伴有刺鼻的氨味。出现氨味的混凝土有时候还伴有凝结时间延长或涨模等现象,有的甚至因含气量过高而造成混凝土强度大幅度下降,从而导致严重的工程质量事故。上述现象出现的原因主要是混凝土中掺入的脱硝专业一级粉煤灰。脱硝作为节能减排的一项重要指标,许多燃煤电厂都增加了脱硝装置,所以近年来脱硝粉煤灰量有所增加。正常情况下的脱硝粉煤灰与传统专业一级粉煤灰没有明显的区别,应用于混凝土中也不会对混凝土性能产生较大的不利影响。但当脱硝过程出现问题,粉煤灰中含有的脱硝副产物NH4HSO4和(NH4)2SO4含量较高时,生产的混凝土就会出现凝结时间延长、产生刺激性气体、强度下降等问题。如某工程使用了掺入非正常脱硝粉煤灰的混凝土,结果混凝土出现了和易性差、凝结时间长、强度降低等问题,导致拆模后混凝土结构出现严重缺陷.
为了节省投资,不少研究者探索发展蒸汽养护,甚至自然养护生产粉煤灰陶粒。其中以安徽省建筑科学研究设计院坚持多年做了比较多的工作,也取得一定的成果。荷兰霍高文能源及环保服务公司开发了蒸汽养护粉煤灰陶粒生产技术,并在荷兰及在美国建立了生产线。它是用7 %的熟石灰与粉煤灰充分搅拌混合后经成球盘造粒送进大筒仓,在筒仓中通入80~85 ℃蒸汽经预热、恒温、冷却而成。由于堆积密度偏高,筒压强度偏低,耐久性较差,只能用于较低标号的非配筋混凝土制品或非承重砌块。蒸汽养护粉煤灰陶粒,甚至自然养护粉煤灰陶粒可以适度发展,但要应用确当,严格控制。一级粉煤灰价格