粉煤灰的化学活性

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1、粉煤灰的化学活性及激活方法摘要：粉煤灰是一种对环境产生严重污染的工业固体废弃物，但粉煤灰中含有大量以活性氧化物sio2和al2o3为主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是制备水处理絮凝剂（化学活性）的好原料。化学活性是指其中的可溶性sio2、al2o3等成分在常温下与水和石灰缓缓反应，生成不溶、稳定的硅铝酸钙盐的性质，也称火山灰活性。需要说明的是，有些粉煤灰本身含有足量的游离石灰，无须再加石灰就可和水显示该化学活性。本文主要介绍了粉煤灰的化学活性激活的三种方法，其中对于目前使用最广泛的碱性激发法做了重点介绍。关键词：粉煤灰、化

2、学活性、火山灰活性、激活正文：粉煤灰化学活性的决定因素是其伭瞄玻璃体含量、玻璃体中可溶性的sio2、al2o3唫量及玻璃体解聚能力。决定粉煤灰潜在化学活性的因素是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性sio2、al2o3含量及玻璃体解聚能力。由此可知要提高粉煤灰的早期活性,必须破坏表面≡si-o-si≡o和≡si-o-al≡网络构成双层保护层,使[sio4]、[alo4]四面体形成的三维连续的高聚体变成单体或双聚体等活性物。为下一步反应生成c-s-h,c-a-h等胶凝物提供活性分子粉煤灰的活性是粉煤灰颗粒大小、形态、玻璃化程度及其组成瞄翼合反映，

3、也是其应用价值大小的一个重要参数。粉煤灰的活性大小不是一成不变的，它可以通过人工手段激活。常用的方法有如下三种：1机械磨碎法机械磨碎对提高粉煤灰的活性非常有效。通过细磨，一方面粉碎粗大多孔的玻璃体，解除玻璃颗粒粘结，改良表明特性，减少配合料在混合过程的摩擦，改善集料级配，提高物理活性（如颗粒效应、微集料效应）；另一方面，粗大玻璃体尤其是多孔和颗粒粘结的破坏，破坏了玻璃体表面坚固的保护膜，使内部可溶性的sio2、al2o3溶出，断键增多，比表面积增大，反应接触面增加，活化分子增加，粉煤灰早期化学活性提高。2水热合成法粉煤灰是在高温流态化条件

4、产生的，其传质过程异常迅速，在很短的时间（约2～3s）内被加热至1100～1300℃或更高温度，在表面张力作用下收缩成球形液滴，结构迅速变化，同时相互粘结成较大颗粒，在收集过程又由于迅速冷却，液相来不及结晶而保持无定形态，这种保持高温液相结构排列方式的介稳结构，内能结构处于近程有序，远程无序，常温下对水很稳定，不能被溶解（无定型态sio2是可溶的）。但在水热条件下，无规则网络被激活，水就可以直接破坏、网络结构，并随温度升高，破坏作用强。水热合成后，网络硅铝变成活性硅铝溶于水中。3碱性激发法碱类物质对硅酸盐玻璃网络具有直接的破坏作用，所以碱

5、溶液对粉煤灰具有最强的作用，即碱性激发。粉煤灰中的玻璃质颗粒表面光滑致密，si一o、ai一o键牢固连接成网络结构，要激活粉煤灰必须先破坏si一0、al一o键，在表面形成一定数量的缺陷，与其它材料共同进行水化反应，形成强度结构，这就是化学激活法的主要原理。碱对粉煤灰的激活是直接而有效的，但如单加na0h，水化后并不产生强度，虽然玻璃体结构解体了，但并没有生成胶凝性的水化产物。而如果以ca(oh)2作为粉煤灰的碱性激发剂，在蒸养条件下则可产生强度，原因有三:a)oh一使粉煤灰玻璃体中的si一o、al一o键断裂，提高了玻璃体的活性，促进水化反应

6、，并加快了水化速度;b)ca2+参与了粉煤灰的火山灰反应，生成具有胶凝性的水化产物，如水化硅酸钙、水化铝酸钙。c)促使水化产物转化形成更稳定、具有高强度的水化产物。正是由于ca(oh)2同时具有以上三种作用，才被广泛用来作为粉煤灰硅酸盐的碱性激发剂。下面略述几种体系激发粉煤灰火山灰活性的机理。3.1粉煤灰一石灰一石膏体系在蒸养条件下，粉煤灰中活性si02与石灰提供的ca(oh)2反应生成csh凝胶，称为石成性激发。活性a12o3与ca(oh)2反应生成cah，在石膏中caso4存在情况下，生成钙钒石3cao、a122o3、3caso4、3

7、2h20;当caso2不足时生成单硫型水化硫铝酸钙3cao、a12o3、caso4、12h2o，称为硫酸盐激发，但其只有在石成性激发的基础上才能起作用，因而硫酸盐起间接激发作用。3.2粉煤灰一石灰一水泥体系在高温高压下粉煤灰硅酸盐制品的水化反应大为加强，粉煤灰中氧化物的溶解度也有较大提高，高温高压的水在sio2以及硅酸盐物质表面相遇时，即与si反应，使02一变成oh一，进而导致si一0四面全结构的键松驰，继之反应向深部发展，使整个si一0四面体晶体结构发生紊乱，因而促进了晶体结构的转移和新的水化物的形成。在这种养护条件下生成的水化物种类较

8、多，主要是托勃莫来石、硬硅钙石及2一c2sh和c3sh等，其中大部分矿物是结晶完整、在大气中较稳定的化合物。3.3粉煤灰一水泥熟料一石膏体系此法主要用于粉煤灰硅酸盐水泥的生产。它以合格的粉煤灰