摘 要

粉煤灰作为火力发电厂的废弃物，以前往往被当成废弃物大量排放，这样不仅占用土地资源，而且污染环境。然而将粉煤灰加工制备成轻质高强的发泡陶粒，既节约企业生产成本，也实现资源的循环二次利用。

本文以粉煤灰为主要原料，以钠长石、轻烧镁粉（氧化镁）、石灰石（氧化钙）作为辅助助熔原料，外加发泡剂，采用造粒烧结法制备出轻质高强的粉煤灰陶粒。本实验重点探究了原料和辅料混合比例、发泡剂掺入量以及烧成制度等对陶粒性能的影响。

研究结果表明，本文制备的陶粒优秀配料方案有两个：1.粉煤灰-钠长石-石灰石发泡陶粒，该方案制备的陶粒其表观密度达到1142Kg/m³，筒压强度达到7.66MPa，吸水率6.6%；2.粉煤灰-钠长石-轻烧镁粉发泡陶粒，该方案制备的陶粒其表观密度达到949Kg/m³，筒压强度达到5.5MPa，吸水率11%。以上数据均优于国家轻集料标准。

关键词：粉煤灰、高强陶粒、氧化镁、氧化钙

Abstract

Fly ash as a solid waste in thermal power plant, usually used as a large amount of waste residue, so that not only occupy land, but also pollute the environment. The fly ash is prepared into the light and high strength foam ceramic, which can save the production cost of the enterprise and realize the recycling of resources.

This paper using fly ash as the main raw material, sodium feldspar, light burned magnesia (MgO), limestone (CaO) as an adjunct to help molten material, foaming agent, lightweight and high strength fly ash ceramsite was prepared by sintering granulation. In this experiment, the effects of raw materials and auxiliary materials, mixing ratio of foaming agent and sintering system on the properties of the ceramics were mainly explored.

Research results show that the preparation of ceramsite outstanding batching scheme has two: 1. Fly ash and sodium feldspar, limestone foam ceramsite, the solutions to the preparation of ceramsite the apparent density reached 1142Kg/m³, the cylinder compressive strength reached 7.66MPa, bibulous rate is 6.6%;. Fly ash - albite - light burned magnesium foam ceramsite, the solutions to the preparation of ceramsite the apparent density reached 949Kg/m³, the cylinder compressive strength to 5.5MPa and water absorption rate of 11%.

Key Words：Fly ash, High strength ceramsite, Magnesium Oxide, Calcium oxide

目 录

1绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.2 粉煤灰的研究及应用现状 1

1.3粉煤灰陶粒的研究及应用现状 2

1.4研究内容 3

1.5目的意义 4

2实验原材料及方法 5

2.1实验原材料 5

2.1.1实验主原料 5

2.1.2实验辅料 6

2.2实验设备 6

2.3实验方法 6

2.3.1实验理论依据 6

2.3.2实验流程 7

2.3.3性能测试与表征 8

3结果分析与讨论 11

3.1钠长石辅料的作用 11

3.1.1钠长石辅料对陶粒孔结构的影响 11

3.1.2钠长石陶粒的各项性能 12

3.2轻烧镁粉辅料的作用 13

3.2.1轻烧镁粉辅料对陶粒孔结构的影响 13

3.2.2轻烧镁粉陶粒的各项性能 15

3.3石灰石辅料的作用 15

3.3.1石灰石辅料对陶粒孔结构的影响 16

3.3.2石灰石陶粒的各项性能 17

3.4烧成温度范围的探讨 18

3.5发泡剂掺入量的确定 19

4结论 21

参考文献 22

致 谢 24

1绪论

1.1课题背景及意义

改革开放以来，随着我国经济、生活水平的快速提高，我国的能源消耗也逐年增大。因此，燃煤发电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为排放量较大的工业废弃物。目前，我国的粉煤灰排放、储量均居世界笫一位。从20世纪90年代开始，为促进企业循环利用粉煤灰，提高利用率，国家相继推出相应的税收优惠政策。目前我国大城市的粉煤灰利用率较高，甚至出现供求不够的情况，但是大部分中、小型城市的粉煤灰利用率依然较低。所以说我国多数地区粉煤灰的开发利用形势依然严峻^[1]。粉煤灰作为一种宝贵的可循环利用资源，它的开发利用，对我国工业的可持续发展以及环境的改善具有重要意义。

近年来，随着我国土地资源的开发，无数高楼大厦拨地而起，而如何降低建筑物自重的研究逐渐引起国内外学者的关注。其中，发泡陶粒因其优良的性能开始受到人们的青睐。经研究证明，发泡陶粒可以用来取代混凝土中的细石，有效地减小建筑物自重^[2]。这为解决粉煤灰再利用问题提出了一个很好的解决途径。

1.2 粉煤灰的研究及应用现状

我国是能源消费大国，大部分发电厂都是燃煤发电。根据国家统计局发布的最新消息显示，2015年全国火电发电量达42102亿kW·h，占全国发电量的比重75%^[3]。当今世界各地的火力发电厂，都是用粉磨过的煤粉作为燃烧材料。煤粉进入锅炉后，因为燃烧面积增大，所以得到充分燃烧放热。燃烧后的炉渣因灰分差异，分为两种形态：80%是从烟囱收集的细灰，叫做粉煤灰；剩余的是炉内粘结的粒状灰渣，叫做炉底灰。另一方面，我国工业燃煤量的也逐年大幅增加。这些因素导致粉煤灰的排放量呈爆炸性增加。根据相关报告，2000年我国粉煤灰排放量达1.5亿吨，2010年达4.8亿吨，2015年达6.2亿吨，这给我国的国民经济建设及生态环境带来巨大压力^[4]。集中堆放的废弃粉煤灰不仅占用土地，而且会污染周边生态环境。

粉煤灰，是从煤燃烧后产生的烟气中收集的细小飞灰，是火力发电厂的主要固体废弃物，是由人类生产活动产生的粉状矿物资源。相关研究表明，我国火电厂粉煤灰成分的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等^[5]。国际环保组织绿色和平组织在粉煤灰中检测出20多种对环境和人体有害的物质，其中包括铅、汞、镉、铬和砷这五种重金属。这些有害物质随粉煤灰的排放进入自然环境中，通过呼吸、饮水等途径直接进入人体或通过食物链间接进入人体，危害人体健康^[6]。综上，将粉煤灰变害为利，这将成为我国经济建设中一项重要发展方向，也是解决燃煤发电造成的环境污染，调解资源紧缺矛盾的重要手段。