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1、FENMEIHUIZONGHELIYONG研究综述粉煤灰的结构、形态与活性特征李国栋(湖北·襄樊大学化工系441003)摘要本文比较了粉煤灰与火山灰微观结构,阐述了粉煤灰结构的基本特征以及形态与结构赋予粉煤灰物理、化学活性特征。关键词粉煤灰结构特征活性特征CharacteristicsofStructure,ShapeandActivityofFlyAshLiGuodong(ChemistryDep,XiangfanUniversityHubei,441003)AbstractThemicrostructu
2、resofflyashiscomparedwiththatofpozzolaninthispaper.Thebasiccharac2teristicsofflyashmicrostructureisexpounded,andalsothephysicalandchemicalactivityofflyashduetoitsshapeandmicrostructure.KeywordsFlyashStructurecharacteristicsActivecharactaristics[1]图1示出高岭石在不
3、同温度下保温11粉煤灰与火山灰结构异同点小时后的X射线衍射线。由该图和差热失重粉煤灰属火山灰类物质,其一般结构、分析可知,高岭石由常温加热到1280℃,其形态特征,已有众多报道,这里只论述其与结构有多种变化:470～520℃部分-OH脱火山灰的结构异同。去,另一部分-OH在540℃以上完全脱去;实践表明:粉煤灰在早期(7天、14天)580℃以上保温脱出的-OH使高岭石结构没有火山灰活性,28天的活性也很小,直到严重破坏,成为无定形态。同时,在580～三个月或更长时间,其火山灰活性才被逐渐980℃煅烧时,因脱
4、水(-OH)分解的SiO2、激发出来,从而表明粉煤灰与火山灰在化学Al2O3由于不能获得足够的能量而析晶,成活性方面有较大差异,这是其结构上的差异为活性SiO2、Al2O3,具有可溶性,结构处于所决定的。疏松多孔态,内部断键多,比表面积大,可溶物多,火山灰活性大;当温度继续提高时,内部质点重排、结晶,体积收缩;温度高于1080℃,有莫来石(Al2O3·2SiO2)晶相析出;随温度升高及保温时间增加,其结晶度和生长量提高,温度升高,液相出现,结构变得致密,断键减少,可溶性SiO2、Al2O3大幅度下降,活性降
5、低。因此,不同热历史处理的高岭石,其产物的结构与数量不同,火山灰活性也就有较大差异,见图2、图3。图1不同温度下高岭土1#的X射线衍射图·35·《粉煤灰综合利用》1998年第3期图2不同温度煅烧高岭石的SiO2、Al2O3的溶出量图3石灰-煅烧高岭石胶砂强度粉煤灰于高温流态化条件下产生,其传看,粉煤灰与火山灰都有一定的差异。热传质过程异常迅速,在很短时间(约2～3另外,根据玻璃的结构和表面性质,在秒)内被加热至1100～1300℃或更高温度,粉煤灰玻璃相表面必然形成富SiO2和富液相出现,在表面张力作用下收
6、缩成球形液SiO2-Al2O3结构的双重保护层。这是由于滴,结构迅速致密化,同时相互粘结成较大表面张力、脱碱作用、表面结构改变或产生颗粒,在收集过程又由于迅速冷却,液相来沉淀等因素引起的。表面呈双重保护层使粉不及结晶而保持无定形态(仅有微小莫来石煤灰的化学性进一步降低。这种现象湿排粉固溶在其中),这种保持高温液态结构排列煤灰比干排粉煤灰表现更为明显。因此,只方式的介稳结构,虽然内能比相应成分的晶有大量破坏粉煤灰表层结构,才能有效激发态内能高,在常温常压下其结构仍然很稳粉煤灰化学活性,提高早期强度。这种既与定
7、,表现出较高的化学稳定性,其中的可溶表面结构相关,又与表面几何结构相关的性性SiO2、Al2O3活性低。粉煤灰是玻璃体而质方面,粉煤灰与火山灰也有较大的差异。不是火山灰,准确地说,粉煤灰是含有少量2粉煤灰的活性特征碳和晶体的化学成分与火山灰相近的细粉状玻璃态物质。所以,其结构与化学性质与玻下面从物理活性和化学活性两方面阐述璃相同或相似。而有较高活性的火山灰因其粉煤灰的活性特征。形成过程中伴有结构膨胀,成分挥发,其结2.1粉煤灰的物理活性构与多微孔、多断键、多可溶物(如SiO2、粉煤灰的物理活性是粉煤灰颗粒效
8、应、Al2O3)、内能更高的无定形态结构相对应微集料效应、密实度效应等的总和;是一切(含有晶体)。与自身化学性质无关,又能促进制品胶凝活起细粉体研究表明:硅灰和其它纳米材性和改善制品性能(如强度、抗渗性、耐磨料(§<100nm),因其比表面积高,表面断性)的各种物理效应的总称。它是粉煤灰能[2]键多,引起表面效应、久保效应而出现高够直接被充分利用,最有实用价值的活性。活性。火山灰也有类似性质,而粉煤灰因尺是早期活
