粉煤灰综合利用 FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION 2011 NO.6 综述 循环流化床燃煤固硫灰渣制备地聚合物材料的研究进展 Advances of Research on Geopolymer Preparation with Circulating Fluidized Bed Combustion Fly Ash and Slag 霍琳，李军，卢忠远 (四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，西南科技大学四川绵阳621010) 摘要：基于循环流化床燃煤固硫灰渣组成、结构及特性，提出以固硫灰渣制备地聚合物材料.综述了固硫灰渣制 备地聚合物的研究进展，分析了影响其制备和性能的关键性因素. 关键词：循环流化床固硫灰渣；地聚合物；研究进展 中图分类号：TU528.04文献标识码：B 文章编号：1005-8249(2011)06-0051-04 循环流化床燃煤（简称CFBC)技术是一种能有效渣）.CFBC固硫灰渣中含有大量的硅铝组分，且SO3 控制燃煤过程中SO2和NOx排放的清洁燃煤技术[]. CaO的含量较高. CFBC固硫灰渣是煤在锅炉中燃烧后产生的灰渣，包 表1固硫灰渣的化学组成/% 括烟道收集到的固硫灰和炉底排出的固硫渣.因固硫 样品SiO2Fe203Al2O3Ca0SO3f-CaO L088 时需要加入大量钙质固硫剂（石灰石），因此固硫灰渣 固硫灰25-523-1411-351~211~120.1~5.72.3-19.7 的排放量远高于粉煤灰，其年排放量在1.5亿t左 固硫渣25-334-1113-1813~288~172.5~8.93.1-10.7 右2.国内外研究者针对固硫灰渣特性进行了大量 研究61，并利用固硫灰渣作为制备硫铝酸盐水泥、水 1.2结构及形貌特征 泥混合材、路基材料、膨胀剂以及复合肥等的原料.目 图1是CFBC固硫灰渣的X射线衍射图谱.由图 前，CFBC固硫灰渣主要应用于处理矿山酸化土壤和 1可知，CFBC固硫灰与固硫渣的物相相同，其主要成 交通工程的回填，尚无成熟的技术对固硫灰渣进行规 分是：SiO2 CaSO4 CaCO3(未反应完的固硫剂)， 模化资源利用. f-CaO Fe2O3等. 地聚合物是一种新型的碱激发胶凝材料，优越的 图2是固硫灰渣的扫描电镜图.由图2可知，固 性能使其成为材料领域的研究热点而具有广阔前景. 硫灰渣颗粒的形貌呈棒状和多棱角的块状，表面粗糙、 各种主要含硅铝组分的天然、人工矿物都可以成为其 疏松多孔，没有类似普通粉煤灰的光滑球状形貌. 原料.在CFBC固硫灰渣中含有大量的硅铝组分，具 1.3固硫灰渣特性 备制备地聚合物材料的基础条件，并已有研究表明利 用固硫灰渣可以制备地聚合物材料7-101.本文对CF- CFBC固硫灰渣具有自硬性，28d净浆的抗压强度 达10MPa CFBC固硫灰渣中氧化钙和SO3的含量越 BC固硫灰渣组成、结构及特性进行了探讨，对利用固 高，其自硬强度就越高.CFBC固硫灰渣还具有膨胀 硫灰渣制备地聚合物材料国内外研究进展进行了总 性，主要是由于硬石膏(CaSO4)和f-CaO的存在. 结，并提出了存在的主要问题及今后的研究方向. CaSO 不仅可水化为CaS042H2O 还可与活性 1固硫灰渣的组成及特性 Al2O3和f-CaO发生反应生成钙矾石.f-CaO可水化 为Ca(0H)2 这些都会引起体积的明显膨胀[21. 1.1化学组成 CFBC固硫灰渣的化学成分见表1（四川某电站灰 收稿日期：2011-06-10 51 万方数据 粉煤灰综合利用 2011 NO.6 FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION 综述 Quartz [AIO4]四面体作为基本结构单元构成其骨架，而碱金 Anhydrite Calcite 属离子存在于网络状结构间以平衡电荷.地聚合物的 400 f-Cao Hematite 强度来源是键合较强的离子键和共价键，不同于普通 Mullite 硅酸盐水泥的范德华力.其特有的化学键键合形成的 100 三维网络状结构使其具有以下特性78 11：(1)类似陶 10 30 40 50 瓷一样的高强度，性能对比见表2；(2)早期强度高； 20) (3)结构稳定，耐久性好；(4)能固封有毒有害的金属 (a)固硫灰 离子；(5)能固化放射性废物，其效果较硅酸盐水泥和 硫铝酸盐水泥好；(6)良好的高温性能.此外，由于在 600 Anhydrite : Calcite 制备过程中，地聚合物不需要经过像水泥一样的高温 f-Cao o Hematite (1450℃)煅烧过程，故其C02的排放量低，有利于节能 减排. 表2地聚物基复合材料与其他材料性能对...
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