前 言
貴州省的煤炭儲藏量高達 510 億 t，利用原煤燃燒發電已成為我省的核心支柱產業，由于西電東送，貴州用煤企業發展迅猛，截止 2010 年底，貴州省有火力發電廠 15 座\\( 不含企業自備電廠\\) ，裝機容量 17 140 MW，是 2000 年火電裝機容量的4. 72 倍，2010 年15 座火電廠共排放粉煤灰2245 × 104t，比 2007 年的排放量 453 × 104t 增長了 25. 3% ，粉煤灰作為傳統的工業廢渣，近兩年在國家政策的引導下，資源化利用取得了明顯的效果，各大電廠新排放的粉煤灰目前處于供不應求的態勢，導致其價格持續上漲，給以粉煤灰作為活性摻加料之一新型墻體材料企業帶來了原料供應的困難和較大的成本壓力。而另一方面，在粉煤灰資源化利用取得成效前，粉煤灰的常規處理方式是集中堆存，幾十年時間造成了每個電廠均配備了若干個堆場\\( 灰壩\\) ，由于陳積粉煤灰活性較低，大部分已板結成塊，在粉煤灰得到充分利用的今天，仍不能有效得到利用，不但占據了大量的土地，部分堆場\\( 灰壩\\) 還存在一定的安全隱患。調研結果顯示，目前貴州省黔西電廠存灰約 50 萬 t，占地約 150畝; 清鎮電廠存灰約 300 萬 t，占地約 300 畝; 貴州鋁廠存灰約 100 萬 t，占地約 150 畝; 貴陽電廠存灰約 50 萬 t，占地約 100 畝。
1 陳積粉煤灰化學成分與性能分析
1. 1 陳積粉煤灰化學成分
陳積粉煤灰應用到建筑垃圾砌塊中，首先應明確其成分與相關性能。我國粉煤灰的堆積密度在 550 ～ 1 000 kg/m3，粒徑波動于 0. 5 ～300 μm，其中玻璃微珠為 0. 5 ～ 100 μm，大部分在 45 μm 以下，平均粒徑為 10 ～ 30 μm; 空心微珠粒徑大于 45 μm，含碳粒的多空玻璃體粒徑為 10 ～300 μm，大部分在 45 μm 以上。粉煤灰與砂子黏土相比，粒徑分布范圍窄，是一種均質級配材料。筆者所在課題組對貴州區域 5 個火電廠陳積粉煤灰取樣分析，陳積粉煤灰化學成分見表 1。其化學成分取決于原煤灰粉的化學組成以及燃燒程度。
1. 2 陳積粉煤灰活性
粉煤灰的活性主要來自玻璃體 SiO2和玻璃體 Al2O3，在一定堿性條件下的水化作用，因此，粉煤灰中活性 SiO2、活性 Al2O3和 f － CaO 都是活性的有利成分，但由于陳積粉煤灰中的 SiO2、Al2O3和 f － CaO 等均在水存在的情況下進行了程度不一致的化學反應，生成了水硬膠凝性能的化合物，這類化合物在建筑垃圾生產中降低了 SiO2、Al2O3和 f－ CaO 等的有效成分，使砌塊的水熱處理未能起到應有的效果，沒能形成完整的人造石結構，所生產的產品性能很難達到國家的相關產品標準。
粉煤灰是一種活性混合材料，它本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當以粉狀及水存在時，能在常溫，特別是在水熱處理 \\( 蒸汽養護\\) 條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發生化學反應，生成具有水硬膠凝性能的化合物，這個性能在使用新產出的粉煤灰時可有效地降低建筑垃圾砌塊生產的水泥耗用量，但在自然存放條件下，這個性能就是導致陳積粉煤灰活性降低的主要原因之一。陳積粉煤灰應用到建筑垃圾砌塊中的關鍵是增大陳積粉煤灰的比表面積與其與石灰反應的接觸面，通過物理或化學的方式激發與提升其活性。
2 陳積粉煤灰在建筑垃圾砌塊中應用的技術路徑
針對陳積粉煤灰成分復雜，性能不穩定的特殊性，應用中應檢測分析不同堆積年份及各堆積部位陳積粉煤灰化學成分及微觀結構，探明陳積粉煤灰失活原因，通過采用物理與化學方法激發提高其活性，并研究相應的陳積粉煤灰添加劑與活化技術。
研究時根據堆積年限及堆積體部位進行采樣，分析各樣品的粒度分布、顆粒形貌、疏松組分的微觀內部形貌、吸水性能等特性; 同時研究各樣品的元素組成、化學結構、晶態結構、表面活性等化學性能。
2. 1 陳積粉煤灰微觀結構分析
通過 IR 圖譜分析、XRD 譜線對比分析、SEM 局部放大圖片對比分析，對陳積粉煤灰的組分進行微觀分析，通過陳積與新出爐粉煤灰的 IR 圖譜中高頻區、低頻區及中頻區處的吸收峰，分析 Si － O 鍵、Al － O 鍵、Si － O － Si 鍵和Al － O － Si 鍵，結合陳積與新出爐粉煤灰 XRD 譜線分析，推斷陳積粉煤灰活性組分含量，對比陳積與新出爐粉煤灰SEM 局部放大圖，分析其不同內部結構，根據未水化的球形粉煤灰顆粒，及陳積粉煤灰發生一定程度水化反應而生成的較疏松的片狀結構凝膠產物，分析陳積粉煤灰組分構成。
2. 2 物理方法提高陳積粉煤灰活性
分析陳積粉煤灰的理化性能，研究粉煤灰中晶體、玻璃體、未燃炭組分及其組成的復合結構，分析陳積粉煤灰各組分之間的物理及化學吸附作用。研究陳積粉煤灰濕式破碎工藝，通過物理方法對板結的陳積粉煤灰進行破碎，破壞陳積粉煤灰的結構，使其產生新的斷面，形成新的斷裂的化學鍵，從而提高其活性。將塊體及大顆粒進行破碎，使粒徑小于 80 μm; 打破顆粒內疏松結構，增加陳積粉煤灰比表面積，提高其活性。
2. 3 化學方法進一步激發陳積粉煤灰活性
陳積粉煤灰中由于發生不同程度反應，其不同堆積時間及不同堆積位置的組分都有差異。因此其失活原因及失活程度也不一樣，需要研究出相應的活化技術。
石灰與粉煤灰中的 SiO2和 Al2O3進行水熱合成反應，生成水化硅酸鈣等水化產物，同時，石灰水化時放出大量的熱量，不僅為提高加氣混凝土料漿的溫度提供了有效的熱源，且可以促進坯體中膠凝材料的凝結硬化。因此，石灰的均勻分散與水熱合成反應過程有較為密切的關系。實驗采用以石灰\\( CaO\\) 為主的復合堿性激發劑作為陳積粉煤灰的活性激發劑，通過強化反應的堿性環境，激發粉煤灰中SiO2、Al2O3等成分的反應活性。使水熱反應中鈣硅反應速度加快，從化學方法角度提高陳積粉煤灰活性。
3 小 結
每生產50 000 m3建筑垃圾砌塊，折合成0. 75 億塊實心黏土標磚，可減少取土 5. 47 萬 m3，節約耕地 41. 02 畝，消納建筑垃圾 9 多萬 t，消納粉煤灰 0. 34 萬 t，節約用地 36. 7畝，節約標準煤 1. 5 萬 t，減少燒磚排放二氧化硫 82. 04 t。
本論文為陳積粉煤灰的資源化利用提供了一條新的途徑，工業廢渣的減量化、無害化、資源化排放與綜合利用，可減少黏土磚生產取土破壞生態，消納工業廢渣，節約耕地，推廣后將逐步消化掉原有的粉煤灰堆場\\( 灰壩\\) 。具備較大的經濟及社會效益。
參 考 文 獻:
［1］ 江嘉運． 高摻量粉煤灰燒結磚的原料制備工藝［J］． 新型建筑材料，2007，34\\( 1\\)： 12 － 15．
