飛灰主要研究成果

Ⅰ 潘濤的主要成果

在研究開發方面，歷年主持和承擔了50餘項研究課題，取得的主要成果包括染色廢水處理工程示範研究、北方缺水城市景觀水體水質生態修復技術研究、垃圾焚燒飛灰制備水泥關鍵技術研發、丙烯酸及其酯類高濃度廢水生物處理技術研發、中意合作北京泃河流域水環境管理試點研究等。2008年作為技術負責人主持起草《北京市水污染防治條例》，2010年主持「北京市污染源清單編制與更新機制研究與示範」，2012年主持北京市科技計劃重大課題「工業塗裝企業VOCs控制技術改進與示範」，2013年主持國家科技支撐計劃課題「北京市大氣污染源清單研究與示範」，2014年主持國家環保公益專項「餐飲業揮發性有機物及顆粒物排放特徵及控制技術研究」；
在工程化應用方面，主持了近50項水污染治理工程的設計和承包項目，涉及城鎮污水處理、水環境修復以及印染、化工、食品、制葯、印刷等工業行業，重點項目包括北京印鈔廠擦版液配製及廢水處理工程、北京寬溝景觀水體恢復與保持示範工程、漢石橋濕地自然保護區水質凈化工程、水立方和國家網球中心水資源綜合利用工程等。
獲省部級以上科技獎勵8項，主持制修訂環保標准7項，發表論文50餘篇，主編《廢水處理工程技術手冊》、《廢水處理設備與材料手冊》、《廢水污染控制技術手冊》（國家出版基金項目）等6部專著，參編著作3部。
我國廢水治理工程化技術研究及應用領域的領軍人物，擅長的研究領域為水污染防治工程研究與設計、三廢處理與綜合利用。該同志一直從事工業廢水治理工程化技術的開發研究和利用，完成各類科研和工程項目六十二項，主要包括：國家九五攻關項目面向21世紀的環境政策--發展環境保護產業的技術經濟政策研究、北京市地下水水質衰退及污染防治研究、《北京市水污染防治條例》起草、北京大觀園景觀水體修復工程、《生活垃圾填埋場惡臭污染控制技術規范》起草、農村地表水域生態保護技術研究奧林匹克公園網球中心、曲棍球場、射箭場水資源綜合利用工程、北京印鈔廠擦版液配製及廢水處理工程等。獲北京市科學技術進步獎、國家環境保護科學技術獎等獎勵10項，發表論著15篇（部）。

Ⅱ 齊立強的主要科研成果

主要研究方向
大氣污染控制：近年來主要從事微細粉塵特性與收集的理論與技術研究
近些年來發表論文：共發表論文50餘篇，主要論文如下：
1、燃煤高鋁飛灰在電除塵器中行為的試驗研究，中國電機工程學報，2005，25(17) （EI）
2、燃煤鍋爐電除塵器飛灰物化性質及逃逸機理，中國電機工程學報，2007，27(5) （EI）
3、准格爾煤灰特性對其從電除塵器中逃逸的影響， 動力工程，2008，28（4） （EI）
4、高鋁煤混燃飛灰電除塵特性的試驗研究，動力工程，2006，26（4）（EI）
5、燃煤飛灰粒度對比電阻影響機制的試驗研究， 熱能動力工程，2006，21（4）（EI）
6、燃煤飛灰伏安特性的實驗研究，熱能動力工程，2006，21（1）（EI）
7、燃煤飛灰化學成分隨粒度分布規律的試驗研究，煤炭轉化 2003.2

Ⅲ 粉煤灰顆粒的化學組成及分類

從 SiO₂-Al₂O₃-CaO 三元系統圖來看 ( 圖 3. 7) ，粉煤灰與火山灰、礦渣和硅酸鹽水泥等相比其整體上化學組成的變化范圍比較大。由於粉煤灰是一種典型的非均質材料，如果考察不同粉煤灰顆粒，其化學組成的變化范圍將更大。

汪安璞等 ( 1996) 用 SEM-EDX 對電廠粉煤灰單個顆粒進行了形貌、粒度和化學組成的觀察與分析，用 XRD 鑒定了不同大小顆粒中元素存在的化學形態 ( 化合物或物相) ，結果表明，粉煤灰中有較多球形顆粒，還有一些不規則顆粒，主要含有 Si、Al、Fe、S、K 等元素，不同形貌、大小顆粒中的組分含量差別較大，但大多以硅鋁酸鹽為基體，其他元素分布在顆粒表層約 1 μm 中，粗細顆粒中均有石英和氧化鐵，但粗粒中還富含 Ca 和Fe 的碳酸鹽和 Ca 和 Mg 的硫酸鹽及一些黏土礦物; 而細粒中除富含 Fe 的各種氧化物外，還含有 Fe 的硫酸鹽和一些氯化物。粉煤灰中 Ca 和 S 的水溶性最大，水溶物是硫酸鈣，不溶物基本上保持粉煤灰的固有組分。

表 3. 7 准格爾電廠爐前煤、飛灰、底灰微量元素分析結果

圖 3. 12 准格爾電廠粉煤灰的顆粒類型及 EDX 圖譜

Ⅳ 在混凝土製品中添加的粉煤灰主要是起什麼作用的

1、粉煤灰在混凝土中的合理使用，不但能部分替代水泥，降低工程造價，而且由於其特有的性能可以很有效地用於各種使用要求的混凝土中，改善和提高混凝土的性能。
2、在現代混凝土中，粉煤灰已經與水泥、集料、水和外加劑同樣重要，是礦物外加劑，也可稱為第二膠凝材料，是混凝土的一種組分。 具體作用及性能如下：
1） 摻入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性
新拌混凝土的和易性受漿體的體積、水灰比、骨料的級配、形狀、孔隙率等的影響。摻用粉煤灰對新拌混凝土的明顯好處是增大漿體的體積，大量的漿體填充了骨料間的孔隙，包裹並潤滑了骨料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體與骨料間的界面摩擦，在骨料的接觸點起滾珠軸承效果，從而改善了混凝土拌和物的和易性。
2） 粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水
粉煤灰的摻入可以補償細骨料中的細屑不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續性，同時粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下會使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而摻用粉煤灰對防止新拌混凝土的泌水是有利的。
3 ）摻用粉煤灰，可以提高混凝土的後期強度
有試驗資料表明，在混凝土中摻入粉煤灰後，隨著粉煤灰摻量的增加，早期強度（28天以前）逐減，而後期強度逐漸增加。粉煤灰對混凝土的強度有三重影響：減少用水量，增大膠結料含量和通過長期火山灰反應提高強度。
當原材料和環境條件一定時，摻粉煤灰混凝土的強度增長主要取決於粉煤灰的火山灰效應，即粉煤灰中玻璃態的活性氧化硅、氧化鋁與水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成鹼度較小的二次水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的速度和數量。粉煤灰在混凝土中，當Ca(OH)2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時，就開始發生火山灰效應。但由於在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒表面之間存在著水解層，鈣離子要通過水解層與粉煤灰的活性組分反應，反應產物在層內逐級聚集，水解層未被火山灰反應產物充滿到某種程度時，不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間逐步形成牢固聯系，從而導致混凝土強度、不透水性和耐磨性的增長，這就是摻粉煤灰混凝土早期強度較低、後期強度增長較高的主要原因。
4） 摻粉煤灰可降低混凝土的水化熱
混凝土中水泥的水化反應是放熱反應，在混凝土中摻入粉煤灰由於減少了水泥的用量可以降低水化熱。水化放熱的多少和速度取決於水泥的物理、化學性能和摻入粉煤灰的量，例如，若按重量計用粉煤灰取代30％的水泥時，可使因水化熱導致的絕熱溫升降低15％左右。眾所周知，溫度升高時水泥水化速率會顯著加快，研究表明：與20℃相比，30℃時硅酸鹽水泥的水化速率要加快1倍。一些大型、超大型混凝土結構，其斷面尺寸增大，混凝土設計強度等級提高，所用水泥強度等級高，單位量增大，施行新標准後水泥的粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土硬化過程溫升明顯加劇，溫峰升高，這是導致許多混凝土結構物在施工期間，模板剛拆除時就發現大量裂縫的原因。粉煤灰混凝土可減少水泥的水化熱，減少結構物由於溫度而造成的裂縫。
5）摻粉煤灰可改善混凝土的耐久性
在混凝土中摻粉煤灰對其凍融耐久性有很大影響。當粉煤灰質量較差，粗顆粒多，含碳量高都對混凝土抗凍融性有不利影響。質量差的粉煤灰隨摻量的增加，其抗凍融耐久性降低。但當摻用質量較好的粉煤灰同時適當降低水灰比，則可以收到改善抗凍性的效果。
水泥混凝土中如果使用了高鹼水泥，會與某些活性集料發生鹼集料反應，會引起混凝土產生膨脹、開裂，導致混凝土結構破壞，而且這種破壞會繼續發展下去，難以補救。近年來，我國水泥含鹼量的增加、混凝土中水泥用量的提高及含鹼外加劑的普遍應用，更增加了鹼集料反應破壞的潛在危險。在混凝土中摻加粉煤灰，可以有效地防止鹼集料反應，提高混凝土的耐久性。

Ⅳ 張強的主要研究方向

細粒難選礦分選新工藝、新設備，固體廢棄物資源化，礦物原料深加工及礦物材料。
主要從事細粒難選礦分選新工藝、新設備和固體廢棄物資源化方面的研究，並已逐漸形成自身特色及優勢。曾承擔並完成國家及冶金部「六·五」、「七·五」、「八·五」重點及攻關項目數項。「包頭高爐富稀土渣緩冷－選礦」「攀枝花含鈦高爐渣綜合回收及利用」「東鞍山難選紅礦攻關」「於家溝超貧鐵礦石綜合利用」等研究項目均經部級鑒定，評價皆為國內外先進水平。「粉煤灰的濕法分選及利用」研究成果應邀在國家科委的第一屆全國粉煤灰技術交流會上作專題報告，並於1986年經北京市科委組織鑒定，獲得好評。「石油焦飛灰分選利用」及「高嶺土降鈦提高白度」研究成果，為國外公司所採用。新型低高度浮選柱94、95年分別在銅錄山銅礦成功完成原生礦及尾礦工業分流試驗，並已用於從尾礦中回收銅、金，取得良好效益。首次提出的新型低高度浮選柱數學模型及按比例放大方法對其工業應用起到積極作用。近年來正在礦物加工、環境工程、礦物材料、粉體工程等方面開展交叉學科、邊緣學科領域的開拓性、發展性工作，並承擔二項國家自然科學基金項目。兼任中國金屬學會選礦學會理事及多家專業雜志編委。參加過冶金科技進步中長期規劃制訂、1993年全國十大科技成就評審等多種重大學術性工作。已在國內外發表過學術論文及譯文七十餘篇。主編並已出版過《物理選礦基礎》、《選礦概論》。

Ⅵ 細飛灰中微量元素的分布與富集

燃煤電廠對大氣環境污染最直接和最嚴重的是氣態污染物和超細粉塵污染物。收集氣態污染物和超細粉塵存在一定難度，簡單易行的方法就是研究飛灰中超細粉塵中有害元素的含量，因為電廠煙道中的靜電除塵器可以除去99%以上的粉塵，只有不足1%燃煤顆粒物質進入大氣。通過對收集到的飛灰過200目篩，過篩物的粒度小於75μm，盡管其粒度仍不能滿足5μm的空氣粉塵界限，但對研究微量元素在不同粒度粉塵中的含量仍有一定價值。超細粉塵飛灰中微量元素的含量見表7-2。海勃灣電廠因採用濕法除塵，煙道灰顆粒較粗，沒有超細飛灰樣品。

與飛灰中元素含量對比發現，除Ni，Mn外，細飛灰中幾乎所有元素的含量均大於飛灰中相應元素的含量。細飛灰中微量元素的相對富集系數見表7-5。可以看出，As，Pb，Hg，Th，Be，Sb細飛灰中顯著富集，富集系數分別達到1.04，0.62，0.25，1.3，1.22，0.72。從相對富集系數的分布柱狀圖可以看出，其分布規律與底灰、飛灰大致相同，只是部分元素比底灰和飛灰顯著增高，如As，Pb，Hg，Th，Be，Sb等（圖7-4）。

Ⅶ 合成莫來石的經濟效益分析

科學研究的目的在於為工農業生產服務，為探索粉煤灰合成莫來石商業化生產的可能性，有必要對粉煤灰合成莫來石的經濟效益加以探討。目前，利用粉煤灰合成莫來石的主要問題有兩個: 一是加入工業氧化鋁的數量，也是影響合成莫來石成本的關鍵因素，已有的研究成果未能實現商業化生產、轉化為生產力，其真正原因正在於此; 二是粉煤灰中雜質數量對合成莫來石質量的影響，要想得到高純莫來石必須對粉煤灰中的雜質進行處理。一般情況下，粉煤灰中的氧化鋁含量低於 35%，要合成 M50、M60 和 M70 的莫來石產品，必須添加大量的工業氧化鋁，而中國鋁業自 2005 年 10 月 13 日起將氧化鋁現貨銷售價格從 4330 元/噸上調為 4660 元/噸，2003 年燒結合成莫來石的市場價格在 2500 ～ 5400 元/噸，2005 年10 月28 日公布的 M45、M60 和 M70 莫來石的市場價格為分別為2300 ～2350、4800 和 5800 元 / 噸 ( 表 5. 19) 。所以工業氧化鋁的引入大大增加了合成成本，特別是在合成 M60 和 M70 產品時尤為突出。

表 5. 19 燒結莫來石的市場價位

假定粉煤灰中的原始 Al₂O₃含量為 m%，要使配料中的 Al₂O₃含量達到 y%，那麼需要加入的工業氧化鋁數量 x%可由下式求得:

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

表 5. 20 所列是按照粉煤灰中原始 Al₂O₃假定含量值，求得合成 M50、M60 和 M70 的莫來石產品所需要加入的工業氧化鋁數量。由此可以看出，如果原始粉煤灰中的 Al₂O₃含量為 30%，那麼要合成 M60 的莫來石產品就需要加入工業氧化鋁 75%，僅此一項合成莫來石的成本就需要 3495 元，占莫來石銷售價格的 72. 8%; 若要合成 M70 的莫來石則需要加入的工業氧化鋁高達 133. 3%。所以用粉煤灰和工業氧化鋁為原料合成莫來石的成本主要取決於加入的工業氧化鋁數量，這也是造成粉煤灰合成莫來石至今未能實現商業化生產的關鍵因素。如果用高鋁礬土代替工業氧化鋁，其合成成本會有所降低，但降低的幅度不大，因為我國高鋁礬土的價格也在 3000 元/噸左右，而且高鋁礬土通常還含有一定數量的SiO₂和其他雜質氧化物。

表 5. 20 根據粉煤灰中原始 Al₂O₃假定含量值確定的合成 M50、M60 和 M70莫來石需要加入的工業氧化鋁數量

如果我們採用准格爾電廠高鋁粉煤灰為原料，則無需加入任何氧化鋁就可以直接制備M50 系列莫來石，對於 A ( 未經鹽酸處理) 、B ( 經 20% 鹽酸處理) 系列高鋁粉煤灰與工業氧化鋁混合合成的 M60 和 M70 莫來石產品而言，加入的工業氧化鋁數量分別為18. 2% 、57. 6% 和 14. 8% 、53. 0% ，按照 2005 年 10 月最新公布的工業氧化鋁和燒結合成莫來石的市場銷售價格計算，所對應的氧化鋁成本分別為 848、2684 和 690、2470 元/噸，它們分別佔到莫來石市場銷售價格的 17. 7%、46. 3% 和 14. 4%、42. 6% ( 表 5. 21) ，這與以往採用普通粉煤灰與工業氧化鋁 1∶1 混合，或按化學計量莫來石 ( Al₂O₃= 71. 8% ，SiO₂= 28. 2% ，Al₂O₃/ SiO₂質量比為 2. 55) 配料相比大大降低了合成成本。

從表 5. 21 中還可以看出，用准格爾電廠高鋁粉煤灰直接制備 M50 系列莫來石，或以高鋁粉煤灰和工業氧化鋁為原料合成 M60 系列莫來石最具經濟效益，而且根據我們的實驗成果，M60 系列樣品中莫來石的含量最高，物理性能也最好。用准格爾電廠高鋁粉煤灰為原料直接生產 M50 系列莫來石和以高鋁粉煤灰和工業氧化鋁為原料合成 M60 系列的莫來石，除去生產成本，其純利潤大約在 1000 ～1500 元/噸，這也是我們下一步進行半工業性試驗的工作重點。

表 5. 21 利用准格爾電廠粉煤灰合成莫來石的成本核算

粉煤灰中的雜質含量是影響合成莫來石質量的關鍵因素，要提高合成莫來石的純度就必須對粉煤灰進行預處理，最大限度地降低粉煤灰中的雜質數量。對粉煤灰中鐵的處理已經有比較成熟的技術可以直接應用，也就是採用磁選機對粉煤灰進行分選，除去其中的磁性物質。對 CaO 的去除用 20%濃度的鹽酸效果相當理想，我們上面的實驗已經表明，經20% 濃度鹽酸處理後可以將粉煤灰中的 CaO 含量降至 1% 以下，而且同時也可以降低其他雜質的數量。

目前，工業鹽酸的市場價格在 300 元/噸左右，所以處理粉煤灰中的雜質如果採用工業鹽酸其成本可以大大降低。粉煤灰中的 MgO 含量一般不高，它對合成莫來石的影響遠小於 CaO，隨鹽酸處理也可以部分清除，所以對粉煤灰中的 MgO 一般不用過分擔心。粉煤灰中含量僅次於 Fe₂O₃的通常是 TiO₂，對 TiO₂的去除用鹽酸效果不明顯，但它對合成莫來石的影響也不大，少量存在還可以對製品起增韌作用。為避免 TiO₂與 Fe₂O₃的協同作用，應盡可能去除粉煤灰中的 Fe₂O₃含量 ( 如加大磁選機的磁場強度等) 。如果遇到TiO₂含量過高 ( 大於 4%，實際上這種情況很少見) 的粉煤灰，採用氟化鋁法去除 TiO₂效果非常明顯 ( 林和成等，1999) ，同時還可以除去其中的大部分 SiO₂以提高鋁硅比。粉煤灰中的 K₂O、Na₂O 含量一般在用鹽酸除 CaO 時可以同時除去。

粉煤灰中的雜質是一把雙刃劍，對合成莫來石既有有利的一面 ( 降低燒結溫度、減少體積膨脹) ，也有不利的一面 ( 降低莫來石含量和製品的物理、力學、熱學性能) ，這就要求我們在合成莫來石時從多方面去衡量、考慮，以達到最佳的期望值。

整體而言，除去粉煤灰中的雜質已經沒有技術方面的困難，除去的程度主要取決於對合成莫來石的質量要求和經濟上的可行性。一般性耐火材料和陶瓷產品對莫來石的質量要求並不高，為降低合成成本可以適當放寬對粉煤灰合成莫來石的質量要求。2005 年 12 月1 日實施的冶金行業標准《燒結莫來石》( YB / T5267—2005) 已經頒布，標准中將 Fe₂O₃、TiO₂和 K₂O + Na₂O 的 最 大 允 許 量 分 別 放 寬 到 1. 5% 、3. 5% 和 3. 0% ( 其中 Na₂O ≤0. 3% ) ，它是根據我國現有資源狀況綜合考慮制定的，特別是對雜質允許量指標的適當放寬以利於資源的合理使用和綜合利用。根據我們的實驗結果，利用粉煤灰燒結合成莫來石的技術指標達到行業標准並非沒有可能，有些指標甚至遠遠高於行業標准。

據我們調查，若建一個年產 1. 5 ×10⁴t 莫來石的隧道窯，大概需要窯爐投資 1100 萬元，設備投資 120 萬元，廠房投資 50 萬元，庫房投資 20 萬元，加上零部件供應總計約1300 萬 ～ 1400 萬元。按照 2003 年莫來石市場的最低價格 2500 元 / 噸計算，除去原料及生產成本，可獲利潤 1100 萬 ～1500 萬元，大約一年時間即可收回成本。若考慮到工業廢棄物的資源化利用 ( 節約天然資源) 和環境效益 ( 粉煤灰儲存收費標准為 30 元/噸) ，以及國家對固體廢棄物利用方面的減免稅政策等因素，其經濟效益和社會效益都相當可觀。准格爾電廠粉煤灰由於採用單一燃煤來源，粉煤灰化學成分相對穩定，氧化鋁含量甚高，且雜質含量較低，是合成莫來石的理想原料。

Ⅷ 我國粉煤灰利用情況

我國是全球第一煤炭消費大國，2004 年全國煤炭消耗量為 18. 45 ×10⁸t ( 不包括出口0. 87 × 10⁸t) ，其中電煤消耗量超過 9. 86 × 10⁸t，比 2003 年增加 1. 36 × 10⁸t 左右，或增長16% 左右，電煤的需求量已經佔到了煤炭總耗量的 53% ，由此產生的粉煤灰排放量高達2 × 10⁸t。目前粉煤灰的利用領域主要是交通、建材、礦山、水利、冶金等行業，粉煤灰的平均利用率在 45% ～50%，所以每年尚有未利用的粉煤灰大量堆積。截至 2000 年底，我國粉煤灰的累計堆存量高達 12. 5 × 10⁸t，根據統計數據，每萬噸粉煤灰需堆灰場 4 ～ 5畝，共需堆灰場 50 萬 ～ 62. 5 萬畝，以灰場儲灰每噸灰渣需綜合處理費 20 ～ 40 元計，則每年的綜合處理費就需 30 億 ～60 億元 ( 林介東等，2002) 。此外，粉煤灰的排放與堆積還會造成嚴重的環境和生態污染，如何快速、高效地利用或處置粉煤灰，特別是高附加值利用粉煤灰，是擺在我們面前的一項十分緊迫而艱巨的任務。

我國粉煤灰的綜合利用一直受到國家的高度重視。早在 20 世紀 50 年代，粉煤灰已在建築工程中用作混凝土、砂漿的摻和料，在建材工業中用來生產磚，在道路工程中用作道路基礎材料等。從 60 年代開始，粉煤灰利用重點轉向牆體材料，研製生產了粉煤灰密實砌塊、牆板，粉煤灰燒結陶粒和粉煤灰黏土燒結磚等。70 年代，國家為建材工業中粉煤灰的利用投資了 5. 7 億元，總設計用灰量為 1064. 89 ×10⁴t，設計生產線 261 條。80 年代以來，隨著我國改革開放的不斷深入，國家把資源綜合利用列為經濟建設中的一項重大決策。對粉煤灰的處置和利用在指導思想上不斷深化，從 「以儲為主」改為 「儲用結合，積極利用」，再進一步明確為 「以用為主」，使粉煤灰綜合利用得到蓬勃發展。我國在1987 年創辦了 《粉煤灰綜合利用》 專業雜志，其後又有 《粉煤灰》、《粉煤灰人》 等雜志陸續創辦，並建立了粉煤灰綜合利用網站www. flyingash. com，類似於美國的粉煤灰網站www. flyash. com 和煤灰協會網站www. acaa-usa. org，刊載粉煤灰理論研究與應用方面的大量信息，為粉煤灰的研究和資源化利用提供了信息平台。

我國粉煤灰在不同領域的應用情況如表 1. 3 所示 ( 奚新國和許鍾梓，2003) 。盡管表中的應用分類不甚嚴密，但我們仍然可以看出，我國粉煤灰的利用領域也主要集中於水泥、混凝土和填築材料等方面，高附加值利用水平依然很低。

表 1. 2 美國粉煤灰應用領域及其所佔比例

( 據奚新國和許鍾梓，2003)

粉煤灰在水泥、混凝土以及公路建設中應用的主要技術論著，可以參見美國 ACAA協會 2003 年出版的 《Fly Ash Facts for Highway Engineers》技術報告，該報告自 1986 年出版以來經過多次修改，並以 10 個章節的內容系統地描述了粉煤灰在公路建設中應用的技術信息。

我國在這一領域比較著名的技術論著有 1989 年沈旦申編寫的 《粉煤灰混凝土》和2002 年錢覺時所著的 《粉煤灰特性與粉煤灰混凝土》，後者參閱了大量國內、外粉煤灰研究文獻和技術成果，特別是美國方面的最新研究成果，全面系統地論述了粉煤灰的形成與分類，粉煤灰的物理、化學性質、礦物組成、環境特性，以及粉煤灰在混凝土中應用等方面的內容。從國內、外粉煤灰利用研究情況看，有 3 個方面值得關注。

( 1) 大灰量直接利用

粉煤灰作為填築材料 ( 如修路、築壩、回填等) 在工程中的使用，是粉煤灰大用量、直接利用的一種重要途徑。粉煤灰填築工程的特點，首先是投資少、上馬快，不像粉煤灰在建材產品中的利用那樣，要花費較多的投資興建工廠。填築路堤或工程回填，只要提供運灰工具和攤鋪、碾壓機械，就可以進行施工。其次是用灰量大，如上海滬嘉高速公路，按路堤高 27 m，路幅 26 m 計，每千米可用濕灰約 10 ×10⁴t。這個用量相當於一個年產加氣混凝土 10 ×10⁴t 工廠的用灰量，或相當於年產 15 億塊粉煤灰黏土燒結磚的用灰量。再次，對灰的質量不像使用在水泥、混凝土中那樣嚴格，干灰、濕灰都可使用。

( 2) 中級別利用

主要指粉煤灰在水泥、混凝土及其建築製品方面的應用。此類應用通常需要對粉煤灰進行加工處理，如需要分選和細磨等。粉煤灰在混凝土中的應用技術開發始於 20 世紀 50年代初期，至今一直都是很活躍的研究課題。通過粉煤灰在混凝土中的應用基礎研究、性能研究、工程研究等，進一步認識到對粉煤灰的 「形態效應」、 「活性效應」、 「微集效應」等必須在應用技術中充分注意才能控制和保證粉煤灰混凝土的質量，同時也證實了粉煤灰在混凝土的應用中存在著一定的 「負因素」和 「變易性」。只有開發粉煤灰產品和選用符合質量要求的粉煤灰，並在混凝土中合理使用，才能符合各種類別和不同等級的混凝土的質量要求。

粉煤灰建築製品可分為非燒制型和燒制型兩種，非燒制型粉煤灰建築製品的諸多產品中，最先得到開發的是蒸養製品，如硅酸鹽砌塊、蒸養粉煤灰磚、大型硅酸鹽牆板等。20世紀 80 年代後期，隨著各種外加劑技術的發展，自然養護的產品得以發展。粉煤灰燒制型建築製品，主要是利用粉煤灰代替部分黏土製作燒結磚、空心磚、牆地磚以及粉煤灰燒結陶粒等，摻加粉煤灰生產陶質製品，是很有發展前途的新型建築材料。

近年來，粉煤灰在農業方面的利用快速增加。根據卡慶斯基土壤質地分類制標准，按照顆粒組成，粉煤灰相當於紫砂土、砂壤土和輕壤土，持水特性與類似質地土壤相一致。保持水分除靠顆粒之間的毛細管孔隙外，還在顆粒破碎球體的洞穴和蜂窩狀孔隙內蓄水。粉煤灰的顆粒結構決定了與土壤水分相比，粉煤灰水分更易被植物利用。這一特性在農業中得到了充分肯定。此外，粉煤灰在改良土壤、育秧、覆蓋越冬作物，用粉煤灰製作硅鈣肥、磁化粉煤灰、與腐殖酸混合的堆積肥，灰場覆土造田，用粉煤灰回填坑窪地和礦區塌陷區復墾造地等方面收效顯著。

( 3) 高級別利用

粉煤灰是空心玻璃體等組分的混合物，其中玻璃微珠系硅鋁質玻璃體，碳以多孔狀炭粒和碎屑狀炭粒出現在富鐵玻璃珠中。顆粒的形態、密度和成分均有差異，利用途徑和經濟價值也不盡相同。因此，通過一定的化學或物理方法將它們從粉煤灰中分選或提取出來，做到物盡其用，如分選出的空心微珠可以作為塑料、橡膠、金屬的填充劑等。這一方面，雖然粉煤灰消耗量不大，但粉煤灰的利用價值較高，故稱為高級別利用，或稱之為精細利用。

粉煤灰是包含多種元素的重要資源。因此，粉煤灰高級別利用項目甚多，國外研製的項目也不少，但真正能夠形成生產力，又能堅持下來的不多。我國已研究開發的項目有:粉煤灰漂珠、沉珠的分選和利用，粉煤灰中炭粒的分選和利用，粉煤灰中富鐵玻璃微珠的分選和利用，以及粉煤灰中鋁、鐵、鎵的提取等等。

Ⅸ 粉煤灰中的晶體礦物

玻璃體通常是粉煤灰的主要組成部分，但晶體物質的含量有時也比較高，范圍在11% ～ 48% 之間。主要晶體相物質有莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦、鋁酸三鈣、黃長石、默硅鎂鈣石、方鎂石、石灰石等，在所有晶相中莫來石所佔比例最大，可達到總量的6% ～ 15% ，此外粉煤灰中還含有未燃盡的炭粒 ( 錢覺時，2002) 。

表 4. 1 是 Rohatgi 等 ( 1995) 列出的粉煤灰中可能的晶體礦物，其中高鈣粉煤灰中的礦物要比低鈣粉煤灰中的礦物復雜得多。Vassilev 等 ( 1996) 對保加利亞 11 個熱電廠煤灰 ( 包括飛灰、底灰、結渣和儲灰池灰) 的研究識別出礦物和其他物相多達 71 種，其中絕大多數含量都在 1% 以下，含量為 1% ～ 10% 的主要是石英、高嶺石、長石、磁鐵礦、赤鐵礦、硬石膏和炭粒，含量在 10% 以上的主要是莫來石和玻璃體。我國粉煤灰的物相及組成范圍見表 4. 2。

Vassilev 等 ( 1996，2003) 將粉煤灰中礦物或相的成因分為 3 種: 原生成因 ( prima-ry) 、次生成因 ( secondary) 和後生成因 ( tertiary) 。

原生成因是指原來存在於煤中的礦物或相，在煤的燃燒過程中未經歷任何相的轉變;次生成因是指在煤燃燒過程中形成的新礦物或相; 後生成因則是指粉煤灰在經水處理、乾燥、存儲和運輸過程中形成的新礦物或相。根據 Vassilev 等 ( 1996，2003) 的研究，粉煤灰中的礦物和相主要為次生 ( 包括各種硅酸鹽、氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽、炭粒和玻璃體) ，少量為原生 ( 包括部分硅酸鹽、氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽和磷酸鹽) ，後生的數量為最少 ( 常見的是硫酸鹽、碳酸鹽和氯化物) 。這種差異主要與煤中礦物種類、數量、燃燒條件和後期處理方式有關。在粉煤灰的常見礦物中，石英、長石、方解石、磷灰石一般都是原生成因，而莫來石、磁鐵礦、赤鐵礦、硬石膏基本屬於次生成因，後生礦物主要是石膏。粉煤灰中的原生礦物主要以分散的粒狀和集合體出現，次生礦物主要存在於玻璃體或玻璃體的外表面以及炭粒孔隙之中，而後生礦物則主要以集合體的形式存在。

表 4. 1 粉煤灰中的晶體礦物組成

( 據Ｒohatgi 等，1995)

表 4. 2 我國粉煤灰的物相組成及范圍

許多研究人員都曾經詳細研究過煤燃燒過程中的礦物轉化及其機理，Huffman 等( 1991) 對美國 18 種煤的高溫特性進行了研究，給出的 FeO-SiO₂-Al₂O₃平衡相圖 ( 圖4. 1) 說明，煤灰中礦物整體上位於莫來石區域，在富鐵區域首先發生熔融，液相也可能是在富鐵共熔區域內首先形成的。粉煤灰在 CaO-SiO₂-Al₂O₃相圖中的位置主要位於莫來石、鈣長石區域 ( 圖 4. 2) ，由於 CaO 的存在及含量變化較大，所以也會存在鈣黃長石、石膏以及石灰石等礦物 ( Mollah 等，1999) 。

圖 4. 3 顯示不同礦物及其含量隨溫度的變化情況 ( Huffman 等，1991) ，大約在 900℃以下，樣品中所觀察到的礦物基本上都能與煤中的礦物相對應。方鐵礦和富鐵的鐵酸鹽相主要來自富鐵礦物，如黃鐵礦、菱鐵礦和硫酸鐵等。900℃以下時玻璃體中的鐵含量正比於含鉀黏土礦物和煤中伊利石中鐵的含量，通常認為這是由於在 K₂O-SiO₂-Al₂O₃相圖中有很多低熔點的共熔區域。在 900 ～ 1000℃之間，方鐵礦和其他富鐵氧化物將會和石英、高嶺石發生反應而熔融。在 1000 ～ 1200℃之間，由於鐵尖晶石和鋁酸鐵等的形成，鐵的這種熔融反應停止，超過 1200℃所有的鐵將會與液態的硅酸鹽結合。

圖 4. 1 FeO-SiO₂-Al₂O₃相圖( 陰影為粉煤灰區域)

圖 4. 2 CaO-SiO₂-Al₂O₃相圖( 陰影為粉煤灰區域)

圖 4. 3 煤灰礦物含量隨溫度的變化曲線

Spears ( 2000) 對英國煤燃燒過程中黏土礦物的轉化行為也做過詳細研究，他認為粉煤灰中的莫來石主要來源於煤中高嶺石礦物的轉化，而粉煤灰中的玻璃相和空心微珠主要得益於煤中的伊利石礦物。我國學者邵靖邦等 ( 1996) 也詳細給出了煤中 12 種礦物在不同溫度下的化學反應及其礦物相。盛昌棟等 ( 1998) 綜合國內外研究成果評述了煤中含鐵礦物在煤粉燃燒過程中的行為。不同人給出的化學反應式基本一致，存在的差異主要是礦物轉變過程中的溫度問題。

Demir 等 ( 2001) 根據多人研究成果列出煤中礦物不同溫度下的化學反應及其礦物相轉變如下:

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

高鋁粉煤灰的物相組成與普通粉煤灰也有很大差別。XRD 分析 ( SIROQUANT 軟體)表明，准格爾電廠高鋁粉煤灰中含有 55. 2% 的玻璃相和 44. 8% 的結晶礦物相，結晶礦物主要為 35. 6%莫來石和 8. 4%剛玉，另有次要礦物 0. 5%方解石、0. 2% 石英和 0. 2% 金紅石 ( 表 4. 3; 圖 4. 4，圖 4. 5) 。

表 4. 3 XRD 和 SIROQUANT 軟體測得的高鋁粉煤灰物相組成 ( %)

莫來石和剛玉均為煤燃燒過程中形成的二次礦物相，特別是剛玉相在普通粉煤灰中幾乎難以尋覓，但在准格爾電廠高鋁粉煤灰中高達 8. 4%，這種情況十分少見。

莫來石礦物含量高達 35. 6%，也比普通粉煤灰中常見的含量 20% 左右高出許多。粉煤灰中高含量的莫來石主要來源於煤中豐富的高嶺石在高溫下的分解和轉化產物; 莫來石的另一來源途徑是，煤中豐富的勃姆石礦物失水轉變為 γ-Al₂O₃再與高嶺石分解產生的非晶態 SiO₂反應生成莫來石。剛玉則主要來自煤中勃姆石礦物失水後的晶體轉化。

粉煤灰中極其少量的石英主要是原生 ( primary) 或次生 ( secondary) 礦物。在普通粉煤灰中石英是最常見的礦物 ( Vassilev 等，1996) ，呈多角形到渾圓狀 ( 熔點 1713℃，軟化溫度≥1300℃) 。石英在准格爾電廠高鋁粉煤灰中含量極少，與電廠爐前煤中石英含量很少有關 ( 邵龍義等，1996) ，也說明准格爾電廠高鋁粉煤灰中的石英主要為原生殘余礦物。

粉煤灰中的金紅石主要是原生礦物 ( 熔點 1827℃) ，但 Vassilev 等 ( 1995) 認為，若煤中礦物含有銳鈦礦時也可以次生形成。從爐前煤礦物組成看 ( 邵龍義等，1996) ，准格爾電廠粉煤灰中的金紅石應為原生礦物。

圖 4. 4 准格爾電廠高鋁粉煤灰 XRD 圖譜

圖 4. 5 測定的 ( 上) 和計算的 ( 中) XRD 圖譜及其二者之間的差分 ( 下)

粉煤灰中的方解石主要是原生或後生 ( Tertiary) 的，幾乎沒有次生成因的，當溫度低於 700 ～ 950℃ 時，較粗顆粒的方解石可能出現不完全分解而殘留下來 ( Vassilev 等，1996) 。

趙蕾 ( 2007) 測得准格爾電廠高鋁粉煤灰樣品中的主晶相和玻璃相含量與我們的研究結果基本一致，且莫來石含量在飛灰中明顯高於底灰，而燒失量則與之相反 ( 表 4. 4) ;利用 120、160、300、360 和 500 目分級篩將准格爾電廠高鋁粉煤灰按粒度分為 6 級，測得不同粒度段粉煤灰中的礦物相和玻璃相含量見表 4. 5。

表 4. 4 准格爾電廠燃煤產物的物相組成

( 據趙蕾，2007)

表 4. 5 准格爾電廠不同粒度粉煤灰的物相組成

( 據趙蕾，2007)

目數表示每平方英寸上的孔的數目，目數越大，孔徑越小。目數與微米之間的對應關系可查相關資料獲得。

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

從表 4. 5 可以看出，莫來石和剛玉相含量隨粉煤灰粒度減小其含量增多，而玻璃相含量則相應減少; Goodarzi ( 2006) 研究加拿大火電廠普通粉煤灰時發現，同一電廠布袋除塵器收集到的飛灰顆粒粒徑小於靜電除塵器，並且前者飛灰中的莫來石含量高於後者，因此推斷莫來石更多地聚集於細顆粒中。將磁性飛灰與非磁性飛灰相比，非磁性飛灰中的莫來石和剛玉相含量明顯高於磁性飛灰，而含鐵礦物明顯出現在磁性飛灰中 ( 表 4. 6) 。

表 4. 6 准格爾電廠磁性和非磁性飛灰的物相組成

( 據趙蕾，2007)

下面對准格爾電廠高鋁粉煤灰中主要礦物的形成機理作詳細探討。

( 1) 莫來石

莫來石是在 Al₂O₃-SiO₂二元相圖中唯一穩定的結晶硅酸鹽，具有極好的化學穩定性，典型化學成分為 3Al₂O₃·2SiO₂，但實際上莫來石的成分可以從 3Al₂O₃·2SiO₂到 2Al₂O₃·SiO₂連續變化。眾多的研究結果表明，莫來石並非一個固定的化學組成，它不僅有經典的 3 ∶2 型莫來石 ( α-莫來石) ，也有 2∶1 型莫來石 ( β-莫來石) ，還存在 1∶1 過渡型莫來石。莫來石的通式可以表示為: Al_{4 + 2x}Si_{2 － 2x}O_{10 － x}，其中 x 表示單位晶胞中的氧空位，0≤x≤1，氧空位是由於莫來石晶格中的兩個硅原子被兩個鋁原子替代所致: O^{2 －}+ 2Si^{4 +}→2Al^{3 +}+ □， 見圖 4. 6。

圖 4. 6 莫來石結構沿 ( 001) 面的投影( 引自 Ban 等，1992)

就結晶學觀點來說，莫來石的晶體結構符合最終組成硅線石 ( x = 0) 和具有莫來石結構的氧化鋁 ( x =1) 之間的任何結構。實際上，在 1 atm下，硅線石和莫來石之間以及莫來石與具有莫來石結構的氧化鋁之間分別存在非混熔區域，莫來石固熔體僅存在於組成為 x =0. 2 和 x =0. 6 之間，相當於莫來石的 Al₂O₃含量為 58 mol% 和 75 mol% ( Schnei-der 等，1990) 。燒結 3∶2 型莫來石 x = 0. 25，Al₂O₃≈72%; 電熔 2∶1 型莫來石 x = 0. 40，Al₂O₃≈78%; 經有機或無機先驅粉在 < 1000℃ 合成條件下經熱處理得到的化學莫來石( x > 0. 80，Al₂O₃> 90% ) 也 已 經 得 到 證 實 ( Schneider 等，2008 ) 。我國學 者 高 振 昕 等( 2002) 也指出，介穩態高鋁莫來石 x = 0. 57。

粉煤灰中的莫來石主要來源於煤中的黏土礦物，特別是高嶺石礦物，因為高嶺石在3 種常見的黏土礦物中 Al₂O₃/ SiO₂質量比最高，為 0. 85 ( 41% Al₂O₃，48% SiO₂，11%H₂O) 。

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

根據任國斌等 ( 1988) 的資料，高嶺石加熱到 700 ～800℃時，結構中的 ［OH］ 以水的形式分解脫失，形成偏高嶺石; 繼續加熱到 950℃，偏高嶺石轉變為莫來石和非晶質SiO₂，這些非晶質 SiO₂在更高的溫度下可以轉變為方石英。由高嶺石高溫分解產生的莫來石稱為一次莫來石。

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

上述轉變過程中沒有鋁硅尖晶石中間相生成，這種情況也是存在的 ( Okada 等，1992; Castelein 等，2001) ，但是大多數人認為高嶺石在轉變為莫來石過程中有鋁硅尖晶石中間相生成 ( 林彬蔭等，1989; 高振昕等，2002) ，沃羅爾 ( 1980) 給出的高嶺石高溫下轉變為莫來石的過程如下:

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

上式中的預莫來石 ( Al₂O₃·SiO₂) 也就是現在所稱的過渡組成 1∶1 莫來石。從上述情況看，高嶺石轉化為莫來石在形成方式和轉化溫度上的爭議仍然會存在很長一段時間。

勃姆石又稱一水軟鋁石，化學式為 γ-AlO ( OH) 或 γ-Al₂O₃·H₂O，其中 含 85%Al₂O₃，15% H₂O，成分中可能有少量 Fe^{3 +}替代 Al^{3 +}，晶體結構屬層狀。加熱時於 530 ～600℃ 之間失水後相變為 γ-Al₂O₃( 林彬蔭等，1989) 。γ-Al₂O₃結構與尖晶石結構相近，是具有缺陷的尖晶石結構。在 1200℃ 以上高溫下，γ-Al₂O₃通過調整有缺陷的尖晶石結構，與高嶺石分解出來的非晶質 SiO₂反應生成莫來石，即二次莫來石。

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

准格爾電廠燃煤中高含量的高嶺石和勃姆石為莫來石形成提供了充足的物質來源，因為電廠鍋爐燃燒溫度在 1200 ～1700℃，中心溫度甚至超過 1700℃，所以在准格爾電廠粉煤灰中就形成了含量高達 35. 6%的莫來石。粉煤灰中的莫來石多數以顆粒骨架結構存在，而骨架孔隙和表面通常被玻璃質充填和覆蓋，所以在 SEM 下不易直接識別，如果用鹽酸或氫氟酸侵蝕粉煤灰中的玻璃質，就可以發現有大量的針狀莫來石晶體存在。

粉煤灰形成過程中結晶的莫來石，由於受到雜質的影響常常混入其他陽離子，特別是粉煤灰中的 Fe^{3 +}和 Ti^{4 +}可以進入莫來石晶格替代部分鋁離子。Gomse 等 ( 2000) 對法國東部一家火電廠粉煤灰採用多種研究手段進行了研究，得出粉煤灰中莫來石的平均化學式為 Al_{4. 61}Fe_{0. 05}Ti_{0. 02}O_{9. 65}，XRD 和 NMR ( 核磁共振) 等研究得到的化學式為 Al_{4. 70}Si_{1. 30}O_{9. 65}( 對應 x = 0. 35，Al₂O₃含量為 75. 5%) ，其中鋁含量略高出經典的莫來石化學式 Al_{4. 5}Si_{1. 5}O_{9. 75}( 對應 x = 0. 25，Al₂O₃含量為71. 8%) ，介於燒結3∶2 莫來石和電熔2∶1 莫來石之間。粉煤灰形成過程中的瞬時冷卻使得莫來石並不能充分結晶和均一化，導致了莫來石在結構和成分上的差異。

( 2) 剛玉

剛玉是次生礦物，其熔融溫度為2050℃，在准格爾電廠爐前煤中並沒有檢測到。Vas-silev 等 ( 1996) 認為，剛玉主要是黏土礦物熔融後重新結晶形成的，也可能是鋁的氫氧化物發生脫羥基化作用形成。從准格爾電廠爐前煤礦物組成看，高鋁粉煤灰中的剛玉主要來自煤中的勃姆石，即:

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

粉末衍射標准聯合委員會 ( JCPDS) 的 XRD 卡片資料表明 Al₂O₃有 γ、η、χ、δ、θ、κ、τ 和 ε 過渡相，惟一穩定相為 α-Al₂O₃( 剛玉) 。至於 β-Al₂O₃，它不屬於 Al₂O₃變體。這些過渡相的呈現類型和相變順序取決於原始礦物的種類和形成方式。原始礦物為勃姆石，則其相變順序極可能是 γ→δ→θ→α; 若原始礦物為三水鋁石，則相變可能包括γ→χ→τ→θ→α; 如果原始礦物為一水硬鋁石，則直接相變為 α-Al₂O₃( 剛玉) 。過渡型氧化鋁的結晶參數見表 4. 7。

表 4. 7 過渡型氧化鋁的結晶參數

( 據高振昕等，2002)

( 3) 石英

石英是粉煤灰中的常見礦物，石英在粉煤灰形成過程中是否熔融及其熔融溫度也是一個頗具爭議的問題。在常壓下石英的同質多像轉變形式為 ( 武漢地質學院礦物教研室，1979) :

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

在低溫范圍鱗石英和方石英的轉變為:

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

石英、磷石英和方石英均有低溫 ( α) 變體和高溫 ( β) 變體，這種高低溫變體間的轉變，結構中的 ［SiO₄］ 四面體只有稍微移動和旋轉，其他變體的轉變 ［SiO₄］ 四面體則需要斷開和重新排列。所以，同一晶型不同變體 α、β 間轉變較快，各晶型間的轉變速度較慢。

通常情況下，煤中的石英均為 α-石英，也就是我們經常所說的石英，其化學成分較純 ( SiO₂通常接近 100% ) ，化學性質相當穩定。有人認為石英在燃煤過程中只存在礦物相的轉變，不存在熔融，因為鍋爐的燃燒溫度並不高，達不到石英的熔融溫度( 鱗石英的熔點為 1670℃ ，方石英的熔點為 1713℃ ) ，但大部分人認為存在部分熔融( Demir 等，2001; Spears，2000) 。根據 Mitchell 和 Gluskoter ( 1976) 的報道，將石英暴露於大約 1200 ～ 1300℃ 的氧化條件下 30 min，石英可以轉化為玻璃相 ( Demir 等，2001) 。由於燃煤中的石英顆粒大小不一，小的可能全部熔融，大的則可能存在部分熔融或表面熔融，因為從 XRD 曲線上基本都能夠發現石英的衍射峰，用 FESEM-EDX 分析，也能夠發現粉煤灰中的石英顆粒，而且基本保持了原來的粒狀特徵。粉煤灰中的石英可以是原生的 ( 石英的軟化溫度≥1300℃，有熔融的，也有半熔融的) ，也可以是次生的，但以原生為主，部分石英 ( 主要是骨架形) 還可來源於熔融物的重結晶作用 ( Vassilev 等，1996) 。

准格爾電廠粉煤灰中的石英數量較少，呈分散的粒狀，具多角形或不規則形，基本保持一定的外形，但也可以發現有的石英邊緣有熔融現象，根據形態和成分 ( FESEM-EDX分析) 仍然可以區分出來，它們在底灰中的數量略高於飛灰。

( 4) 其他次要礦物

用 XRD 法鑒定礦物的不足之處是對含量較低的礦物不敏感，也就是說，對於含量在1% ～ 2% 以下的礦物 XRD 衍射峰不明顯，很難做出准確的判斷。所以，我們在用 XRD 鑒定粉煤灰中礦物的同時，採用了 FESEM-EDX 方法對所有樣品進行了分析，發現除上述礦物外，仍然有少量的磁鐵礦、赤鐵礦和金紅石礦物，它們通常富集在玻璃體的表面或構成玻璃微珠的骨架。用磁選法很容易分選出粉煤灰中的磁性顆粒，其表面大部分比較粗糙，為粉煤灰冷卻過程中析出的晶體，可以通過 FESEM-EDX 分析得以確認。

在粉煤灰中，磁鐵礦通常表現為樹枝狀、粒狀或八面體晶型; 而赤鐵礦多表現為薄板狀或薄片狀或硬殼狀晶體，通常形成 「鐵玫瑰」或 「足球」狀，極少數情況下可以繼承黃鐵礦晶型，呈現出立方體或立方體-八面體復合晶型。一般來說，粗顆粒的飛灰和底灰中容易富集磁鐵礦，而細顆粒的飛灰中容易富集赤鐵礦，這是因為細顆粒飛灰形成時具有相對較高的氧化條件 ( Vassilev 等，1996) ，我們的研究也基本如此，但在飛灰中也並不缺乏磁鐵礦微珠顆粒。此外，粉煤灰中還存在未完全燃燒的炭粒和殘余黏土礦物，它們在底灰中的含量明顯高於飛灰。空心炭在底灰中富集較多，絲質體組分的碎片呈光滑或帶有瘤狀的桿狀顆粒，既存在於底灰也存在於飛灰中。此次研究，在個別粉煤灰微珠顆粒中還發現有針狀或柱狀的金紅石礦物，形成球體的骨架，有玻璃質或多或少充填於金紅石骨架孔隙之中。金紅石通常是粉煤灰中 TiO₂的主要物質來源，其熔點高達 1827℃，主要為原生成因，但也可以來自熔體的結晶作用或者來自銳鈦礦同質異像的轉變 ( Vassilev 等，1996) 。圖 4. 7 是准格爾電廠粉煤灰 FESEM-EDX 分析得到的部分礦物圖像和主要成分特徵。

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

圖 4. 7 准格爾電廠粉煤灰中的晶體礦物 ( 附有 EDX 能譜點的顆粒)

Ⅹ 生活垃圾焚燒後產生的飛灰為什麼要定性為危險廢物

你好，生活垃圾焚燒後，出來的有爐渣，有飛灰，爐渣直接從爐膛里出來可以集中處理，但是飛灰不一樣，飛灰是要直接排到大氣中的，會遷移擴散。而且因為垃圾焚燒溫度較高，所以重金屬會揮發，隨飛灰進入到大氣中，除對環境人體直接損害外，還有可能進入到水體、土壤環境中造成進一步的環境影響。除此之外，溫度不夠高或者停留時間不夠，還會導致強致癌物二惡英的產生。
另外生活垃圾焚燒廠飛灰的重金屬和溶解鹽測試分析結果,以及國外對飛灰中二惡英等有機污染物的研究結果表明:按我國危險廢物浸出毒性鑒別標准,飛灰屬危險廢物b,Cd,Hg和Zn是飛灰中的主要重金屬污染元素;可浸出部分Cd主要以離子交換態和酸溶態形式存在,而Pb和Zn主要以酸溶態形式存在,因此在酸性環境條件下飛灰的重金屬污染風險會顯著增加.飛灰溶解鹽為22.1%,主要為氯化物,其存在會增大其它污染物的溶解度;飛灰處置時可能會污染地下水體.飛灰含少量二口惡口英和呋喃等有機污染物,有污染環境和危害人類健康的風險.

《國家危險廢物名錄》也有明確規定生活垃圾焚燒後產生的飛灰為危險廢物。