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摘 要

粉煤灰是我国最大的工业固体污染物，2010、2011年我国粉煤灰产生量分别达到4.8亿吨、5.4亿吨，预计到2015年我国的粉煤灰产生量在5.5-5.7亿吨。粉煤灰的产生主要集中在火电厂和大型工矿企业的动力锅炉。

粉煤灰中含有二氧化硅、氧化铝及氧化钙等，粉煤灰作为一种火山灰质混合材料，具有一定的可利用性。本课题采用水热法处理堆存粉煤灰，采用正交设计试验，选择不同石灰掺量（22%、26%、30%）、不同压蒸温度（120℃、140℃、160℃）、不同压蒸时间（4h、6h、8h）进行压蒸实验。通过X-射线衍射分析（XRD）、差示扫描定量热分析（DSC）等方法研究堆存粉煤灰-石灰体系在不同水热条件下形成产物的组成和结构，确定适宜的压蒸工艺条件，并进行煅烧试验，为进一步制备新型胶凝材料提供基础。

实验结果表明，石灰掺加比例是22%，压蒸温度是140℃，压蒸时间是8h或者石灰掺加比例是22%，压蒸温度是160℃，压蒸时间是6h时其生成的水化产物最佳。

关键词：粉煤灰 石灰 压蒸工艺 正交试验

Study on hydrothermal synthesis products of fly ash-lime system

Abstract

Fly ash is the largest industrial solid contaminants, in 2010 and 2011, the amount of fly ash in China has reached 480 million tons and 540 million tons, predicts in 2015,the amount of fly ash will reach between 550 and 570 million tons.The generation of fly ash are mainly concentrated in utility boiler of thermal power plants and large industrial and mining enterprises.

The fly ash contains silica(SiO₂), alumina(Al₂O₃) and calcium oxide(CaO), fly ash as a pozzolanic material, has certain availability and development prospects. This project use hydrothermal treatment stockpiled fly ash, use orthogonal experimental design, choose different lime dosage (22%、26%、30%)，different steaming temperature (120 ℃、140 ℃、160 ℃) and different steam time (4 h、6 h、8 h) for autoclave tests. Combined with X-ray diffraction analysis (XRD) and differential scanning quantitative thermal analysis (DSC) method, research stockpiled fly ash-lime system under the condition of different hydrothermal conditions form product composition and structure, determine suitable pressure steaming process conditions and calcined experiment was carried out, provide the foundation for the further preparation of new cementing material.

The experimental results show that the optimal adding ratio of lime is 22%, the optimum time and temperature of autoclave test are 8h and 140 ℃ or the optimal adding ratio of lime is 22%， the optimum time and temperature of autoclave test are 6h and 160 ℃, respectively.

Keyword: Fly ash； Lime； Autoclave； Orthogonal experimental

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2粉煤灰的来源以及组成 1

1.3粉煤灰的物化性能 2

1.3.1粉煤灰的密度 2

1.3.2粉煤灰的细度 2

1.3.3粉煤灰的需水性 2

1.3.4粉煤灰的体积安定性 3

1.3.5粉煤灰的颗粒形貌 3

1.3.6粉煤灰的活性 4

1.4粉煤灰的综合利用 4

1.4.1粉煤灰在混凝土工业中的应用 4

1.4.2粉煤灰在水泥工业中的应用 5

1.4.3粉煤灰在建筑制品中的应用 5

1.4.4粉煤灰在农业中的应用 6

1.4.5粉煤灰在资源再利用中的应用 6

1.5压蒸法的研究原理 6

1.6压蒸法的影响因素 7

1.6.1石灰用量的影响 7

1.6.2物料粒度的影响 7

1.6.3压蒸条件的影响 7

1.7压蒸原料与产物分析 8

1.8课题研究目的和内容 8

1.8.1研究目的 8

1.8.2研究内容 8

第二章 实验 9

2.1实验原料与实验仪器 9

2.1.1实验原料 9

2.1.2实验仪器 9

2.2实验方法 9

2.2.1正交试验设计 9

2.2.2成型实验 11

2.2.3压蒸实验 11

2.2.4材料试样的测试及表征方法 12

2.3游离氧化钙的测定 12

2.3.1乙二醇乙醇游离氧化钙测定方法 12

2.3.2测定原理 12

2.3.3试剂配制方法 13

2.3.4标定方法 13

2.3.5分析方法 14

第三章 结果与讨论 15

3.1XRD测试结果与分析 15

3.1.1XRD测试图谱 15

3.1.2XRD图谱分析 17

3.2TG-DSC测试结果与分析 18

3.2.1TG-DSC测试图谱 18

3.2.2TG-DSC图谱分析 23

3.3游离氧化钙测定结果 23

3.4正交试验结果与分析 24

第四章 结论与展望 25

4.1结论 25

4.2展望 25

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1引言

粉煤灰作为我国最大的工业固体废弃物，2010、2011年我国粉煤灰产生量分别达到4.8亿吨、5.4亿吨，预计到2015年我国的粉煤灰产生量在5.5-5.7亿吨。粉煤灰的产生主要集中在大型工矿企业和火电厂的动力锅炉。一些研究表明，粉煤灰中有20多种对环境和人体健康有害的化合物、重金属等物质，其中包括可能导致神经系统损伤、出生缺陷甚至癌症的重金属。大量的粉煤灰如果不加以处理，会产生扬尘，污染大气，对人体健康危害很大，排入河道水系会造成河流淤塞，污染水质^[1]。

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