煤渣化學成分

煤渣的化學成分為SiO₂ 40-50%、Al₂O₃ 30-35%、Fe₂O₃ 4-20%、CaO 1-5%及少量鎂、硫、碳等。其礦物組成主要有：鈣長石、石英、莫來石、磁鐵礦和黃鐵礦、大量的含硅玻璃體(Al₂O₃·2SiO₂)和活性SiO₂、活性Al₂O₃以及少量的未燃煤等。煤渣棄置堆積，不僅占用土地，放出含硫氣體污染大氣，危害環(huán)境，甚至會自燃起火。

18世紀就開始利用煤渣制造三合土，作為建筑材料。20世紀以來，世界各國都在進行煤渣的綜合利用，日本、丹麥等國煤渣已全部得到利用。煤渣的主要用途是制作建筑材料，如：

1. 制造砌筑砂漿和墻體材料：以煤渣細粒為主(約占2/3)，摻入適量粉煤灰（1/3左右）,另外再加10%左右石灰，3%左右石膏，或加5-10%水泥，拌合后制成砌筑砂漿。也可用輪碾機濕碾成砂漿，再利用成型機制成標準磚、空心磚和小型砌塊。還可震搗成型，制成大、中型實心或空心的砌塊，大型墻板等。這些成型后的制品，在蒸汽養(yǎng)護室內(nèi)經(jīng)過升溫2-3小時，達到100℃,在蒸汽養(yǎng)護中保持恒溫8小時左右，再用2-3小時徐徐降至常溫，可制成各種墻體材料。其抗壓、抗折、抗凍等各項物理-力學性能均能符合工業(yè)和民用墻體結(jié)構(gòu)要求。

2. 作水泥混合材料：煤渣為燒結(jié)火山灰質(zhì)材料，磨細后仍具有水硬膠凝性能，可同水泥熟料、水泥或同石灰和石膏等配制加工成少熟料或無熟料的水泥，其強度可達225～325號。煤渣作為水泥混合材料，一般摻量控制在30%左右。

3. 作輕混凝土骨料：一般鍋爐煤渣或火力發(fā)電廠水淬液態(tài)渣經(jīng)破碎、調(diào)整級配后,可作輕混凝土骨料,配制容重低于1800公斤/米³的輕混凝土。還可作瀝青混凝土骨料。

4. 將煤渣和石灰按3:1的比例混合,可作為屋面保溫或室內(nèi)地基材料。煤渣還可作筑路材料、噴砂用砂等。

5. 從煤渣中可回收能源。煤渣含碳，這種利用手段通過煤渣破碎機完全可以實現(xiàn)。煤渣經(jīng)過該設(shè)備后可以破碎成粒度為3毫米以下的顆粒，用來燒制粘土磚,可節(jié)省燃料。含碳量高的，也可摻入煤炭中使用。

中國在利用火力發(fā)電廠的液態(tài)渣方面取得成就。采用增鈣技術(shù)，使液態(tài)渣中的氧化鈣含量增加到30%左右，從而大大提高煤渣的水硬膠凝活性，其成分和性質(zhì)接近酸性高爐水渣，成為水泥和墻體材料的優(yōu)質(zhì)原料。增鈣工藝有兩種：一種是將石灰石摻入煤中，磨成粉，一起燃燒；另一種是將石灰石破碎成粒度為3-8毫米的碎屑，隨鍋爐二次風，噴入液態(tài)渣中，利用渣溫熔入，不參加燃燒過程。鈣增加后可吸收煤中的硫，生成硫化鈣，成為渣中的活性組分，并且可以減少排入大氣的二氧化硫。液態(tài)渣可采用水淬工藝，由原來排放85%粉煤灰和15%液態(tài)渣，改為排放85%液態(tài)渣和15%粉煤灰，因而減輕了除塵負荷，也減輕了粉煤灰堆存的困難，而且淬后水可循環(huán)利用，節(jié)約水資源和費用。增鈣液態(tài)渣工藝與煤粉爐排灰工藝相比，渣的利用價值高，節(jié)約用水，減少二氧化硫排放量，有利于環(huán)境保護，很有發(fā)展前途。但這種工藝需改用立式旋風爐，并要求使用優(yōu)質(zhì)煤。

煤渣磚，亦稱“蒸養(yǎng)磚”。由石灰、煤渣和石膏加水拌和后經(jīng)燒制而成的磚。成型后需經(jīng)過常壓或高壓的蒸汽養(yǎng)護以提高強度。火力發(fā)電廠常用此法處理煤渣，供砌筑墻身等。

利用白煤渣生產(chǎn)的無熟料水泥強度，比一般無熟料水泥強度高。蒸養(yǎng)水泥強度提高快，如用自養(yǎng)則和普通水泥的養(yǎng)護相似，需要有較長的時間和較大的場地。無熟料水泥中SiO₂和Al₂O₃的含屬比普通硅酸鹽水泥高，而CaO的含量則較普通硅酸鹽水泥低，所以無熟料水泥在性能上有其不同的特點。生產(chǎn)工藝簡單可行，投資少、成本低，原材料除石灰外均為廢渣 。

白煤渣原料的要求及組成

白煤渣：白煤渣從沸騰鍋爐溢流口和冷灰口排出的廢渣，顆粒<1厘米，含SiO₂60%、Al₂O₃30%以上，含碳1%以下。白煤渣不能受潮濕。

石灰：石灰最好用新制的塊狀石灰，因石灰含塵對無熟料水泥的強度起重要作用。石灰含有效氧化鈣在60%以上。

石膏：天然二水石膏，主要成份為硫酸鈣，含SO₃在45%左右。

硝皮子：為鹽場制鹽過程中沉積出來的結(jié)晶狀固體，其主要成份為硫酸鈣，含SO₃40-50%，相當于90-98%的二水石膏。

水泥熱料：它是用濕的電石渣與濕磨細的煤、粘土、鐵粉等配成料漿再用壓濾機脫水，經(jīng)一定時間的自然干燥后用松散機將泥餅搗碎，成球后入窯鍛燒成水泥 。

白煤渣物理檢測

安定性：我們實驗的四大批樣品中熟料、白煤渣，白泥渣和石膏按一定比例配好，球磨7~10之后，檢查水泥的安定性全部合格，而純熟料加石膏制水泥要等40~50天之后，安定性才合格。

水泥抗拉和抗壓強度測定：水泥的安定性合格后，才能成型測定它的抗拉和抗壓物理強度。我們是選定熟料優(yōu)的、良的、可的與差的四大批有代表性料做實驗 。

白煤渣試驗條件

蒸養(yǎng)條件為升溫3小時、恒溫8小時、降溫3小時。作標準稠度時是在室溫28一32℃進行的。原料摻合量對無熟料水泥性能有影響。石膏是起激發(fā)劑的作用，能加速水泥的硬化，提高水泥的強度。最適宜的摻合量為5%。石灰可構(gòu)成水化硅酸鈣、高鈣水化鋁酸鈣和水化硅鋁酸鈣等水化物，使水泥具有水硬性。最佳摻合量為15%。如用電石渣代替石灰作無熟料水泥時，只能做低標號水泥。用硝皮子代替石膏生產(chǎn)無熟料水泥時，可使水泥強度有所提高 。