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粉煤灰与耐火材料应用领域的常规性能研究

编辑:保温砖 时间:2022-05-25 浏览:93

前言 

我国作为煤炭熄灭大国,每年熄灭煤炭发生少量粉煤灰固体污染物。与此同时,发生的污染物在没停止科学合理手腕处置下,严重破坏了自然环境,对人们日常生活形成严重影响。为此,燃煤热电厂采用磨粉机将原料停止研磨,让其具有水硬活性,使用到各大消费制造中。目前,在建筑材料、施工中使用粉煤灰较多。 

随着粉煤灰走进市场,在农业、造纸、催生资料等范畴也逐步开端运用粉煤灰。经研讨显示,粉煤灰次要组成成分为Al2O3和SiO2,具有耐火属性,因而也广泛应用于耐火材料制造中。虽然粉煤灰在耐火材料中使用较广,但是其物理性质、化学性质、构造、功能等没有精确材料参考。故本文次要经过检测粉煤灰次要性质,剖析其耐火功能,为粉煤灰开发利用提供参考。

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1研讨办法 

1.1研讨资料 

我国以煤炭为次要动力,每年耗费煤炭数量约占全国煤炭产量的1/3。粉煤灰是以后排放量的工业废渣之一。其次要是在熄灭进程中,煤粉在炉膛中呈悬浮形态熄灭。煤粉中易燃物质燃在炉内燃尽,不燃物质在低温作用下构成圆形颗粒,在引风机抽气作用下流向炉尾,排入大气中。这些粗大的圆形颗粒就是即为粉煤灰。 

1.2反省办法 

(1)剖析粉煤灰化学成分。运用美国公司提供的ER/S型电感耦合等离子体发射光谱仪。 

(2)剖析粉煤灰晶相。运用荷兰公司提供的X射线衍射仪器。将X射线衍射仪器管压力维持在40kV,管电流维持在40mA,在CuKα辐射源作用喜欢,以2°/min的速度停止扫描。 

(3)剖析粉煤灰热重。运用德国公司提供的STA449/6/G型热综合分析仪。将粉煤灰原料过滤,除去颗粒较大粉煤灰,将粗大粉煤灰与大批清水停止混合平均,制造成三角锥平面外形。将三角锥放入热综合分析仪内,在不同温度测量下,反省粉煤灰耐火功能。 

(4)剖析粉煤灰表面积与空隙率。运用美国公司提供的Autosorb-1-MP/LP型全自动比表面及孔隙率分析仪。 

(5)剖析粉煤灰颗粒散布状况。运用英国公司提供的MS2000G型激光粒度分析仪。将粉煤灰让入水中停止检测。 

(6)剖析粉煤灰外形。运用香港公司提供的Nova400Nano高分辨场发射扫描显微镜察看。首先将粉煤灰放入无水乙醇中停止分散,再取分散后溶剂放置载玻片中,将温度维持在110℃且枯燥条件下,放置12h后停止喷金处置,最初在扫描显微镜下察看粉煤灰外形。 

2研讨后果 

2.1化学组成成分 

粉煤灰化学组成成分包括Al2O3、SiO2、CaO、Fe2O3、MgO、TiO2、K2O、Na2O、S、P、C化学成分,其中Al2O3、SiO2含量最多,约占粉煤灰质量的88.5%。碱性金属氧化物K2O、Na2O含量较少。C元素为易燃物,在熄灭进程中可除尽。 

2.2晶相剖析 

经过研讨显示,刚于相和莫来石相是粉煤灰次要物相。经过上述研讨显示,粉煤灰中含有微量CaO、Fe2O3、TiO2杂质,在经过X射线衍射仪器时,显示器上没有明白显示。据显示器物质含量数据显示,经计算得出粉煤灰中莫来石相与实际上的莫来石相有较大差异,但是其次要成分还是Al2O3、SiO2。假如粉煤灰中莫来石相依照实际莫来石相停止计算,应该为Al4.5Si1.5O9.75。实际上,经过X射线衍射显示,粉煤灰中莫来石相为Al4.75Si1.25O9.63。耐火材料次要成分为Al2O3、SiO2,在莫来石相中Al2O3、SiO2具有耐火功能,所以在制造耐火材料时可选用粉煤灰。 

2.3综合热分析

通过热综合分析仪显示,在不同温度,粉煤灰损耗不同。随着温度的上升,损耗逐渐增大。温度小于200℃时,粉煤灰损失最小,为0.13%;温度达到1200℃时,温度损耗,为4.46%。这是因为粉煤灰是煤炉中不易燃烧的颗粒物,成分中不含有结晶水、结合水等,所以在温度较高情况下损耗也不大。在温度升高过程中产生的损耗,主要是通入空气中含有水分,水分与粉煤灰反应引起的损耗。温度在200℃-100℃期间,粉煤灰损耗约为4%,此阶段的损耗主要是,在煤炭燃烧过程中有少部分物质未完全燃烧,在加热过程中受热氧化,引起的损耗。从热综合分析仪显示,在627.2℃和1030.7℃有明显放热峰。在627.2℃产生放热峰,主要原因是粉煤灰中残留未燃烧的物质,随着温度上升达到燃烧值后,燃烧放热;在1030.7℃产生放热峰,主要原因是粉煤灰中Al2O3、SiO2在高温条件下发生化学反应,形成莫来石。

2.4耐火程度

将粉煤灰放置不同温度下检查其耐火程度。经过耐火度炉热处理后,粉煤灰有不同程度的损害,在1580℃和1610℃情况下,粉煤灰已完全变形,在1630℃情况下,粉煤灰有轻微弯曲,说明粉煤灰的耐火范围在1630℃-1610℃之间。材料耐火程度是指在高温作用下,不易发生变形、软化等,起到保护物体原始形态作用,但是耐火程度不等同于熔点。在粉煤灰中Al2O3、SiO2具备耐火性质,由Al2O3、SiO2组成的莫来石,莫来石的熔点在(1890±90)℃。但是由于粉煤灰中含有其他杂质,在燃烧过程中不能完全去除,所有其耐火温度不高,一般小于1200℃。

2.5比表面和孔隙率

通过全自动比表面及孔隙率分析仪显示,粉煤灰吸附、脱附程度较低,总吸附量在0-30ml/g范围内,吸附效果不强。由此说明粉煤灰表面积较小、孔隙较少。接下来研究粉煤灰不同孔隙的吸附强度,据数据研究显示,孔隙大小在2-10nm内,具有吸附性;孔隙大于102nm时,随着孔隙的增大,孔隙数量增多,其吸附效果增强。这是由于粉煤灰中存在空心结构颗粒,空心结构颗粒孔隙大、孔隙数量多,所以吸附性强。但是在粉煤灰中只有少部分空心结构颗粒,所以粉煤灰整体吸附性不强。

2.6颗粒分布

通过激光粒度分析显示,粉煤灰颗粒大小、分布情况呈正态分布,且分布范围较广。说明粉煤灰整体颗粒大小均匀,但是分布较为分散。

2.7形状分析

在扫描显微镜观察粉煤灰形状结构。研究显示,粉煤灰分布均匀,呈规则球状,表面光滑,颗粒较小。在观察过程中,还发现存在一些不规则颗粒物,这一些不规则颗粒物可能是在温度冷却后形成的颗粒物。同时,在显微镜观察下,观察到小部分空心结构粉煤灰,可用于制作隔热耐火材料。

3.结语

综上所述,在煤炭燃烧过程中产生大量污染环境物质,其中粉煤灰是主要固体污染物质。为减少粉煤灰对环境的污染,根据粉煤灰不同性能,用于制造不同材料,提高资源利用率。