【摘要】针对原状高碳粉煤灰活性差，烧失量高，需水比大的情况，提出了采用球磨的方法，降低粉煤灰的烧失量，提高粉煤灰的活性，并通过试验来验证球磨的可行性，从而为该粉煤灰的利用提供新的利用思路和解决办法，使该粉煤灰在建筑工程中的应用成为可能，在增加了经济效益的同时，达到了环保的目的。
【关键词】原状高碳粉煤灰;球磨;对比;应用;效益
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.
1、前言
攀钢能动中心粉煤灰是发电锅炉在回收转炉和高炉煤气进行发电时，由于煤气量不足而补充煤粉的发电产物。目前该发电系统每年产生的粉煤灰约8-10万吨，由于煤粉燃烧不充分导致粉煤灰中碳含量较高（约为10-15%），活性较差，不能直接应用于水泥、混凝土和建材制品等行业。为此，我们提出了通过球磨降低烧失量、提高活性，在混凝土和砂浆中进行利用的思路，该思路如果试验成功，该粉煤灰可全部在混凝土工程中予以利用，从而产生较大的经济效益和社会效益。
2、原状高碳粉煤灰的性质
2.1化学成份
对原状高碳粉煤灰取样进行了检验。可见：
①碳含量波动较大，为9.32-16.43%。
②球磨前后化学成份几乎没有变化。
2.2技术要求
①原状高碳粉煤灰球磨前技术指标不满足使用要求。
②原状高碳粉煤灰球磨后比表面积得到明显提高、烧失量显著降低、活性指数明显提高。
③搅拌站常用的二级煤灰技术指标满足Ⅱ级粉煤灰技术要求。
3、实验室研究
该原状高碳粉煤灰经球磨后，烧失量显著降低，活性指数显著提高，当比表面积达到3500cm2/g后，该粉煤灰在混凝土和砂浆中进行应用具有一定的可行性。下面的试验，我们选择碳含量较高的4#样品进行对比分析。
3.1 4#样品球磨后混凝土试验
混凝土配合比设计强度为C40，经试验分析可得：
①随着龄期的增加，混凝土强度不断增长。
②在龄期相同的情况下，随着等量取代比例增加，混凝土强度呈降低趋势。
③采用4#原状高碳粉煤灰浇注的混凝土的工作性能略低于常用二级粉煤灰的混凝土。
④粉煤灰等量取代率为20%时，混凝土28天龄期抗压强度差异较小。等量取代率为30%时，28天齡期强度下降幅度较大（强度差异11.9%），在实际生产时，等量取代率宜控制在25%以内。
3.2 4#样球磨后对外加剂适应性对比试验
为了研究4#原状高碳粉煤灰球磨后与常用二级粉煤灰对外加剂的适应性，进行了外加剂适应性对比试验。可见：4#原状高碳粉煤灰的水泥浆的流动度损失高于二级粉煤灰的水泥浆。在实际生产时，应考虑到原状高碳粉煤灰球磨后对外加剂的吸附作用，需对外加剂的用量进行调整。
3.3 活性对比试验
①原状高碳粉煤灰球磨前，因颗粒较粗，内部空隙率高，外加剂的吸附作用明显，胶砂流动度低。球磨后，大颗粒被破坏，空隙率降低，外加剂的吸附能力降低，胶砂流动比球磨前有较大增加。
②球磨前后，原状高碳粉煤灰的活性有了明显增长。当球磨后的比表面积达到3500 cm2/g以上时，活性与常用的二级粉煤灰相当。
3.4 4#样球磨后不同取代率的活性对比试验
①粉煤灰等量取代率增加，胶砂流动度和活性指数不断降低。
②同一取代率时，球磨后的粉煤灰与搅拌站常用的二级粉煤灰的活性指数相当。
3.5 试验研究小结
（1）原状高碳粉煤灰通过球磨提高粉煤灰活性应用于混凝土和砂浆是可行的。
（2）原状高碳粉煤灰球磨到比表面积不低于3500cm2/g时，技术性能可达到二级粉煤灰的要求。
（3）在应用到实际生产时，可考虑增加少量的水泥用量和外加剂用量，并适当调整生产配合比，可达到与二级粉煤灰相同的效果。
4、应用试验
为研究原状高碳粉煤灰球磨后在混凝土和砂浆中应用的可行性，特针对4#样品和搅拌站常用的二级粉煤灰开展了应用性对比试验。
4.1 混凝土应用试验
应用性混凝土试验粉煤灰用料为一次性取样，外委球磨3吨试验料，并修建车辆检修台，混凝土设计强度等级为C30，其中一道车道的混凝土的粉煤灰采用球磨后的原状高碳粉煤灰，另一道车道的混凝土的粉煤灰采用搅拌站常用的二级粉煤灰。粉煤灰取代量均取25%，其他材料用量一致。
结论：
①等量取代水泥25%时，混凝土构件外观颜色有一定差异，原状高碳粉煤灰构件略深于常用二级粉煤灰构件，混凝土拌合物性能无明显差异，凝结时间差异微小，混凝土硬化拆模后观察混凝土构件，混凝土外观性能较好。
②原状高碳粉煤灰混凝土强度较常用二级粉煤灰略有下降，但下降值未超出混凝土强度评定的控制范围。在实际生产应用中，可通过采取适当增加水泥量或外加剂用量、或采用超量取代法或进一步提高粉煤灰比表面积等措施来提高粉煤灰的活性指数。
③由此可见，原状高碳粉煤灰通过球磨后，应用于混凝土中是可行性的。
4.2 砂浆应用试验
选取两块清水墙面进行砂浆抹面对比试验，砂浆设计强度等级为M20。试验样品分掺原状高碳粉煤灰的砂浆和掺搅拌站常用二级粉煤灰的砂浆两个板块进行对比，抹面厚度约25mm，其中1#板块采用原状高碳粉煤灰作为掺和料的砂浆，2#板块采用搅拌站常用二级粉煤灰作为掺和料的砂浆。
每个板块砂浆粉煤灰预计用量100kg，在砂浆抹面过程中，测试砂浆拌合物的性能，构件成型后的外观质量，以及砂浆各个龄期的强度情况，供分析研究。
结论：
①等量取代30%水泥时，砂浆抹灰墙面外观颜色有一定差异，原状高碳粉煤灰墙面颜色略深于搅拌站常用二级粉煤灰墙面，砂浆拌合物性能无明显差异，凝结时间差异微小，砂浆硬化后观察，观感良好。
②28天抗压强度值差异较小。
③由此可见，原状高碳粉煤灰球磨后应用于砂浆中是可行的。
结论：
（1）通过实验室研究和应用试验表明，原状高碳粉煤灰球磨后应用于混凝土和砂浆在技术上是可行性的。
（2）鉴于原状高碳粉煤灰综合利用项目既符合国家产业政策的要求，又能降低环保压力，同时带来明显的经济效益，建议启动该粉煤灰的产业化实施工作。
参考文献：
[1]胡纪伟，段钰锋，耿新泽，等.球磨时间对机械化学法NaBr改性飞灰脱汞性能的影响[J].化工进展，2020（11）：410-418.
[2]章慧兰，闫文学.不同掺量的磨细粉煤灰对水泥性能的影响研究[J].山西建筑，2014，40（2）：126-127.
作者简介：
钱宝军，男，工程师，一级注册建造师，混凝土技术与经营管理。
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