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用粉煤灰生產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊的試驗研究

文檔作者：畢萬利李晶張麗華關(guān)志剛文檔來源：遼寧科技大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年08月07日
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第29卷第1期(總第113期)
2010年3月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．29 No．1(Sum．113)
Mar．2010
用粉煤灰生產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊的試驗研究
畢萬利，李晶，張麗華，關(guān)志剛
(遼寧科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧鞍山114051)
摘要：對粉煤灰進(jìn)行造球和高溫焙燒可使粉煤灰成為密度小而壓縮強(qiáng)度大的超輕質(zhì)球團(tuán)塊。采用正交試驗法
研究了用粉煤灰生產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊的影響因素，確定了最佳試驗條件。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充試驗，得出在黏
土質(zhì)量分?jǐn)?shù)4％、焙燒溫度1 100℃、焙燒時間10 min、硼酸加入量o．005％的條件下?？梢灾频梅弦蟮姆?
煤灰超輕質(zhì)球團(tuán)塊。
關(guān)鍵詞：粉煤灰；超輕質(zhì)球團(tuán)塊；正交試驗
中圖分類號：x75；TU522．3+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009—2617(20lO)01一0056—03
粉煤灰是現(xiàn)代燃煤電廠的副產(chǎn)品，它是在燃
煤供熱、發(fā)電過程中，具有一定細(xì)度的煤粉在煤粉
爐中高溫燃燒時，由煙道氣帶出并經(jīng)收塵器收集
的粉塵。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，粉煤灰的排
放量急劇增加。粉煤灰的排放造成了嚴(yán)重的大氣
污染、土壤污染和水資源污染，而粉煤灰作為一種
二次資源可以再生利用，因此開展粉煤灰的綜合
利用研究，使其變廢為寶、變害為利，已成為我國
經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，是解決我
國電力生產(chǎn)與環(huán)境污染之間矛盾的任務(wù)之一。利
用粉煤灰生產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊是粉煤灰綜合利用的
一項新突破。利用冶金工業(yè)中球團(tuán)焙燒技術(shù)，將
粉煤灰造球焙燒，使之成為具有一定壓縮強(qiáng)度且
密度小的球團(tuán)塊，可以在抗震房屋建筑、橋梁工程
中作為骨料加以應(yīng)用。本試驗研究了用粉煤灰生
產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊的影響因素，并測定了所生產(chǎn)的
超輕質(zhì)球團(tuán)塊的相關(guān)性能：
1 試驗原料和方案
1．1 試驗原料
試驗所用粉煤灰取自鞍鋼發(fā)電廠，其化學(xué)成
分見表1。
表l 粉煤灰的化學(xué)成分
1．2 試驗方案
影響粉煤灰球團(tuán)塊質(zhì)量的因素有很多，試驗
考察了焙燒溫度、焙燒時間、黏土用量和鋸末用量
4個因素，每個因素選3個水平。正交試驗因素
水平見表2。
在圓盤造球機(jī)中，被水濕潤的粉煤灰在滾動
過程中靠機(jī)械力和毛細(xì)管作用形成球體。細(xì)粒之
間靠毛細(xì)管作用力、分子引力、摩擦力等使生球具
有一定強(qiáng)度。
表2 因素水平表
水平黏土：l量／％鋸末言i／％焙燒≤：／℃焙燒毒二／。i。
收稿日期：2009—10一27
作者簡介：畢萬利(1963一)，男，遼寧沈陽人，碩士，副教授，主要從事硅酸鹽工程材料的教學(xué)與研究工作。
萬方數(shù)據(jù)
第29卷第1期畢萬利，等：用粉煤灰生產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊的試驗研究·57· 3。％姜萋淼囂霧翟瑟姜盞2試驗結(jié)果與討論30％左右；造球時間為15 min；小球直徑控制在6 ?一?”?～
～12 mm。造球結(jié)束后，于150℃下干燥2 h，去2．1 正交試驗
除生球中的水分，之后放在電爐中焙燒。焙燒時， 正交試驗安排及結(jié)果見表3。
小球直接放入焙燒區(qū)。
襄3 正交試驗結(jié)果
序號黏土言奎／％ 鋸末言疊／％ 焙燒主去／℃ 焙燒0二／。i。壓縮強(qiáng)度／kN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I P
ⅡP
ⅢP
邛
瑋
聆
RP
主次順序
最佳條件
第1，5，9組試驗，焙燒時間很短，僅1 min，
固相沒有完全擴(kuò)散，反應(yīng)不完全，球體強(qiáng)度低，壓
縮強(qiáng)度無法測量；第6，8組試驗，焙燒溫度1 ooO
℃，球體中鋸末未完全燃燒，球體壓縮強(qiáng)度較低；
第2，3組試驗，焙燒溫度分別為l 100℃和1 200
℃，焙燒時間分別為5 min和10 min，雖然黏土用
量低，鋸末用量高，但球體仍具有一定壓縮強(qiáng)度；
第4，7組試驗，鋸末添加量最少，黏土用量較大，
粉煤灰有較好的成球性，焙燒時，小球容易粘結(jié)，
焙燒之后壓縮強(qiáng)度較高。
從表3可知：影響壓縮強(qiáng)度的因素依次為焙
燒時間、焙燒溫度、鋸末添加量和粘土添加量；最
佳試驗條件為：黏土用量4％，鋸末添加量o．2％，
焙燒溫度1 200℃，焙燒時間10 min。
2．2 優(yōu)化試驗
根據(jù)正交試驗結(jié)果確定了優(yōu)化試驗條件，即
黏土和鋸末添加量分別為4％和o．2％，焙燒溫度
1 200℃，焙燒時間10 min。按此優(yōu)化條件進(jìn)行
試驗，但在焙燒以后，小球卻相互粘結(jié)變形，無法
測定其壓縮強(qiáng)度。這主要是由于原料中的SiOz、
Fe：0。等在1 200℃下形成了低熔點化合物，產(chǎn)
生了液相，使小球發(fā)生變形，而小球中黏土含量很
低，無法使小球保持原有形狀。為此，把焙燒溫度
降至1 loo℃，重新確定優(yōu)化試驗條件為：黏土用
量4％，鋸末添加量0．2％，焙燒溫度1 100℃，焙
燒時間10 min。根據(jù)重新確定的優(yōu)化條件進(jìn)行
試驗，試驗后測得小球的壓縮強(qiáng)度平均值為1．21
kN。
按新確定的優(yōu)化條件進(jìn)行的試驗中，黏土起
粘結(jié)作用，加入量為4％時，物料的成球性增強(qiáng)；
粉煤灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16．46％，其主要作用
是焙燒時為小球內(nèi)部提供熱源，節(jié)約能耗；另外，
粉煤灰中的碳在焙燒時在小球內(nèi)部也會形成大量
氣孔，從而起到降低小球密度的作用；鋸末添加量
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萬方數(shù)據(jù)
· 58 · 濕法冶金2010年3月
為o．2％，可進(jìn)一步降低小球密度。但是隨著小
球密度的降低，小球的壓縮強(qiáng)度也降低。
另外，小球在焙燒冷卻之后，表面有粉化現(xiàn)
象，對強(qiáng)度有一定影響。
2．3 補(bǔ)充試驗
為進(jìn)一步提高小球強(qiáng)度，進(jìn)行了補(bǔ)充試驗。
不添加鋸末，依靠粉煤灰中的碳在焙燒時形成的
氣孔來降低小球密度，結(jié)果小球壓縮強(qiáng)度明顯提
高，平均值為1．43 kN；為防止球體表面粉化，在
粉煤灰中加人少量硼酸(BH03)。因此，確定補(bǔ)
充試驗條件為：黏土用量4％，硼酸添加量
O．005％，焙燒溫度l 100℃，焙燒時間10 min。
補(bǔ)充試驗中，微量硼酸的加入完全抑制了小
球的粉化，使球體表面光澤度提高，壓縮強(qiáng)度有明
顯改善。因硼酸在粉煤灰中彌散，與粉煤灰充分
接觸，在焙燒時與氧化物生成固溶體，使粉煤灰的
粘結(jié)性增強(qiáng)，因此提高了球體強(qiáng)度。
2．4 密度的測定
從表3可以看出，第3，4，7組試驗中的小球
壓縮強(qiáng)度較大，因此，對這3組小球進(jìn)行了密度測
量。測定結(jié)果表明：第3組小球的密度為O．72
g／cm3；第4組小球的密度為1．08 g／cm3；第7組
小球密度為0．87 g／cm3。據(jù)此重新確定的優(yōu)化
試驗中，小球密度平均值為0．81 g／cm3。補(bǔ)充試
驗中，小球密度平均值為0．88 g／cm3。
球體密度均在o．70～1．10 g／cm3之間，就密
度而言，此種球團(tuán)可作為輕質(zhì)骨料應(yīng)用于建筑中。
3 結(jié)論
1)用粉煤灰可以生產(chǎn)超輕質(zhì)球團(tuán)塊。在黏土
用量4％，硼酸添加量0．005％，焙燒溫度1 100
℃，焙燒時間10 min條件下，所得球體密度為
o．88 g／cm3，壓縮強(qiáng)度為1．43 kN，達(dá)到建筑用材
料的一般要求。
2)粉煤灰中加入鋸末，可使小球密度減小，但
壓縮強(qiáng)度也隨之降低。
3)粉煤灰中加人硼酸，可抑制小球的粉化，使
焙燒后的小球具有良好的強(qiáng)度指標(biāo)。硼酸作為粉
煤灰添加劑，在粉煤灰料中高度彌散，能有效抑制
焙燒后的小球的粉化，是一種理想的粘結(jié)添加劑。
參考文獻(xiàn)：
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研究口]．燒結(jié)球團(tuán)，1996(6)：14一16．
Experi眥ntm Study伽Pmducti肌of Super Lightweight Pellets Using ny缸h
B1 Wan一1i，LI Jing，ZHANG Li-hua，GUAN Zhi—gang
(Lkf口P，．sf￡y o，SciP靠fP口療d了■f^咒oZogy Li口。竹i靠g，Sf^ooZ o，Hig^Pr、，rof口￡iD咒n，ld T_f^”oZogy，
A咒s^口咒，Li口。以i犯g 114051，C^i以n)
Abstract：Based on the advanced pelletizing and sintering technology，fly ash can be made into pelIets
by roasted and processed with low density and high compression strength．Through orthogonal test，
the influencing factors on production super 1ight pellets using fly ash was examined．The optimum
experimental conditions was determined．On this basis，an additional experiment was tested．The
results show that under the conditions of clay content of 4％，roasting temperature of 1 100℃，roast—
ing time of 10 min and boracic content of 0．005％，the super lightweight peUet in accordance with
requirements can be obtained．
1【ey words：fly ash；super lightweight pellet；orthogonal test

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