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粉煤灰(CFA)的制备方法

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[物化性质]粉煤灰单体是由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、FeO和一些微量元素、稀有元素组成的海绵状和空心状的细小颗粒,单个粉煤灰颗粒的粒径约为2.5~300μm,平均几何粒径为40μm。粉煤灰的比表面积很大,一般为2500~5000cm2/g。粉煤灰是一种浅灰色或黑色的多孔性的松散固体集合物,粉煤灰颗粒的外观一般用肉眼看到粉煤灰为灰色的粉末状物质。粉煤灰的颜色与Fe2O3、CaO、残留炭含量和细度有关,Fe2O3及残留炭含量越高,粉煤灰颜色越深,粗粒所占比例越多,反之颜色则越浅。其真密度为2~2.3g/cm3,堆积密度为0.55~0.658g/cm3,空隙率一般为60%~75%,通常影响粉煤灰密度最主要的因素为CaO的含量。低钙粉煤灰密度通常较低,而且变化范围比较大。由于粉煤灰的比表面积较大、表面能高,且存在着许多铝、硅等活性点,因此具有较强的吸附能力,在一定条:件下,也有一定的絮凝沉淀和过滤作用。

  

[制备方法]

  

粉煤灰的形成是煤粉能量守恒、灰渣总熵不断增加、从热能到粉煤灰潜能的能量转化过程,其产生包括煤粉的燃烧、灰渣的烧结、碎裂、颗粒熔融、骤冷成珠等。电厂燃烧煤粉的锅炉实质上是粉煤灰产生的反应炉。

  

煤粉由高速气流喷入锅炉炉膛,有机物成分立即燃烧形成细颗粒火团,充分释放热量。粉煤灰形成的过程,既是煤粉颗粒中矿物杂质的物质转变的过程,也是化学反应过程。当温度超过1000℃时,石英如果没有与黏土矿物结合,将溶解于熔融的铝硅酸盐中,再随温度升高大约达到1650℃将开始挥发。

  

在400℃时,高岭土开始失水形成偏高岭土。当温度超过900℃时,偏高岭土将形成莫来石和其他无定形石英。大约在800℃时,碳酸盐开始分解放出CO2生成石灰(CaO),其他碳酸盐也会分解放出CO2然后生成相应的氧化物,但分解的温度不同。

  

铁是影响煤灰中矿物相比较重要的元素。在实验室条件下,黄铁矿(FeS2)300℃开始分解,然后在500℃时氧化生成赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe2O4)。硫氧化后生成SO2。煤中绝大部分铁都是以FeS2形式存在的,特别在烟煤中更是如此。因为硫氧化速度很慢,FeS2在火焰中也只是部分氧化,形成熔点较低、密度较大的FeS/FeO共晶体。在锅炉燃烧过程中,煤中大部分含铁矿物质在与碳及CO的作用下,形成Fe2O3、Fe3O4,新生成的铁氧化物再与新生的硅、铝、钙质玻璃体连生在一起,形成球状或似球状的铁质微珠。

  

经燃烧后粉煤灰中的铁主要以磁铁矿和赤铁矿的形态存在,有少量的Fe2O3·SiO2,还有在高温下还原而成的少量金属铁,这是过还原现象。煤粉在燃烧过程中,铁、铝和硅的氧化物首先造渣形成熔化物,出炉后磁铁矿先结晶,故基体为硅铝酸盐玻璃物,磁铁矿晶粒在其间分布。凡有硅存在的地方均含有铝和少量铁。粉煤灰中的磁铁矿均在1100℃以下结晶,晶体不完整,最大晶粒为0.02mm左右。同样由于各电厂燃烧的煤种、煤质和锅炉的炉型、燃烧制度以及除尘方式等各异,粉煤灰中磁珠性质、粒度组成、含量等也不同。

  

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