塔山矿充填开采的粉煤灰活性激发实验研究 - Ingenta Connect

摇 第 36 卷第 5 期 煤摇 摇 炭摇 摇 学摇 摇 报 Vol. 36摇 No. 5摇

摇 2011 年 5 月 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY May摇 2011摇

摇 摇 文章编号:0253-9993(2011)05-0732-06

塔山矿充填开采的粉煤灰活性激发实验研究

冯国瑞1,任亚峰1,张绪言2,郭育霞1,康立勋1

(1郾 太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原摇 030024;2郾 山西华润煤业有限公司 技术部,山西 古交摇 030200)

摘摇 要:粉煤灰火山灰性能的研究主要是研究如何激发其潜在活性。 为避免实验中钙离子的影响,实验选取 NaOH、NaCl、Na2SO4为激发剂,采用石灰吸收法研究了 NaOH、NaCl、Na2SO4对塔山矿充填

开采所用粉煤灰的激发效果。 结果表明:碱性激发剂、氯盐激发剂和硫酸盐激发剂对粉煤灰的火山

灰反应活性都有一定的促进作用;碱性激发剂和硫酸盐激发剂的效果明显,氯盐激发剂相对较弱。在充填材料生产中,粉煤灰激发建议选用生石灰和石膏复合激发剂,CaCl2作为早强剂。关键词:充填材料;粉煤灰;激发;化学激发剂

中图分类号:TD823郾 7摇 摇 摇 文献标志码:A

收稿日期:2011-02-16摇 摇 责任编辑:常摇 琛摇 摇 基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2009BAB48B02);国家自然科学基金资助项目(50704024);山西省高等学校优秀青年学术带头人支

持计划资助项目摇 摇 作者简介:冯国瑞(1976—),男,山西阳城人,副教授,博士生导师,博士。 Tel:0351-6014501,E-mail:fguorui@ 163郾 com

The activating experimental research of fly ash for mining fillingmaterial in Tashan Mine

FENG Guo鄄rui1,REN Ya鄄feng1,ZHANG Xu鄄yan2,GUO Yu鄄xia1,KANG Li鄄xun1

(1郾 Institute of Mining Technology,Taiyuan University of Technology,Taiyuan摇 030024,China; 2郾 Engineering Department,China Resourse Shanxi Coal In鄄dustry Co. ,Ltd. ,Gujiao摇 030200,China)

Abstract:Activate the potential activity is the main purpose of the study about the pozzolanic properties of fly ash. Inorder to eliminate the affection of Ca2+,NaOH,NaCl,Na2SO4 were used as activator in the experiment. Lime absorptionmethod was utilized to evaluate the activation effect of three chemical activators(NaOH,NaCl and Na2SO4) on Tashanfly ash. Results show that alkaline,chloride and sulfate activator accelerate the growth of pozzolanic activity to a certainextent;alkaline and sulfate activator show more presentable effect,but the effect of chloride activator is poorer. Limeand gypsum activating agent can be used to activate fly ash and CaCl2can be used as the early strength agent on theproduction of filling materials.Key words:filling material;fly ash;activation;chemical activators

摇 摇 粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一,随着电力工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增

加。 大量的粉煤灰不加处理,会产生扬尘,污染大气;若排入水系会造成河流淤塞,而其中的有毒化学物质

还会对人体和生物造成危害。 因此,开展粉煤灰利用

研究具有重要的现实意义。近年来,煤矿胶结充填技术得到了高度关注,充

填材料的性能也得到了较大改善,但远不能满足煤炭

企业大规模实施充填开采的需求。 其中重要的原因

就是成本较高、强度不足。 就成本而言其中胶凝材料

的成本是主要部分,一般要占到充填成本的 40% 左

右,为减少配比中的胶凝材料用量,节约成本,电厂的

排放物———粉煤灰常被作为配制充填材料的胶凝材

料。 但是到目前为止充填成本依然没有得到企业和

煤矿工程技术人员的期望值,进一步降低成本和增加

强度成为充填材料研究的热点与难点,大掺量粉煤灰

混凝土试验显示粉煤灰替代部分胶凝材料,在激发剂

作用下胶结体的强度能够保证、成本能够降低。 可见

激发增强粉煤灰的活性是改善充填材料强度不足的

有效方法。

第 5 期 冯国瑞等:塔山矿充填开采的粉煤灰活性激发实验研究

粉煤灰是从燃煤粉的电厂锅炉烟气中收集到的

细粉末,也称为飞灰( fly ash),其成分与高铝黏土相

接近,主要以玻璃体状态存在,一般认为粉煤灰有火

山灰活性。 粉煤灰潜在的火山灰活性是其作为充填

材料资源的价值所在,但其潜在的火山灰活性需要激

发才能得以充分发挥。 目前充填材料研究中用到粉

煤灰,多为定性地描述其火山灰活性,同时利用微集

料性质,但对粉煤灰的活性激发关注较少。 为了能用

粉煤灰替代较多的胶凝材料降低成本,充分激发粉煤

灰活性的研究尤为必要,本文选取几种可用的化学激

发剂来进行粉煤灰活性激发实验,比较其激发效果,为充填材料激发剂的选取提供实验依据。

1摇 粉煤灰活性化学激发机理

粉煤灰作为一种资源正常情况下并不能单独进

行水化反应而具有胶凝作用,需要在激发作用下,其活性才能发挥出来,所以粉煤灰火山灰性能的研究主

要是研究如何激发其潜在活性。 通常激发粉煤灰活

性的方法主要有 3 种,即物理激发、化学激发和热激

发。 由于化学激发在工程中操作流程简单,激发效果

明显,实际运用较多。化学激发粉煤灰活性就是在粉煤灰中添加化学

外加剂或者其他矿物掺合料,用其中有用的化学成分

来和粉煤灰中的活性成分反应,激发其活性从而生成

水化产物的过程。 粉煤灰化学激发一般有 3 个途径:淤 破坏粉煤灰坚硬致密的玻璃体结构和表面,破坏

硅氧和硅氧铝网络结构;于 给粉煤灰补钙,提高粉煤

灰中钙硅比;盂 添加矿物成分和激发剂使得能够和

粉煤灰反应生成具有一定强度的水化产物[1]。 常用

的化学激发剂主要有 3 类,即碱性激发剂、氯盐激发

剂和硫酸盐激发剂。(1)碱激发。 粉煤灰中的活性 SiO2或 Al2O3在碱

性环境下与胶凝材料水化放出的 Ca(OH) 2反应生成

C—S—H 或 C—A—H 类物质并产生胶凝作用,称为

粉煤灰的碱性激发。 常见的碱性激发剂主要为

NaOH、KOH、Ca(OH) 2、Na2 SiO3。 其激发机理是:由于粉煤灰主要化学成分是酸性氧化物,呈弱酸性,在碱性环境中(在 OH-的作用下),粉煤灰颗粒表面的

Si—O 和 Al—O 键断裂:

—O— Si—O— Si— + OH 寅-

—O— Si—O + — Si— OH -

—O— Si—O— Al— + OH 寅-

— Al—O - + HO— Si—

摇 摇 Si—O—Al 网络聚合体聚合度降低,表面形成游

离的不饱和活性键,活性 SiO2和 Al2O3溶出[2]。(2)硫酸盐激发。 粉煤灰中的活性 Al2O3遇到胶

凝材料水化放出的 Ca(OH) 2和石膏溶解放出的 SO2-4

离子反应生成钙矾石并产生胶凝作用,称为硫酸盐激

发[3]。 常见的硫酸盐激发剂主要有 Na2SO4、K2SO4和

CaSO4, 由 于 Na2SO4 易 溶 于 水, 可 与 体 系 中 的

Ca(OH) 2反应生成较为分散的 CaSO4,比 Ca2SO4更易

反应生成钙钒石。 Na2SO4还可与体系中的 Ca(OH) 2

反应生成 NaOH,增加体系的碱性,因此 Na2 SO4的激

发实际上是强碱和硫酸盐的双重激发[4]。(3)氯盐激发。 粉煤灰作为掺合料添加于各类

胶凝料中,为提高材料体系的早期强度,添加少许氯

盐(盐酸盐)作为早强剂,即为氯盐激发。 常用氯盐

激发剂有 CaCl2和 NaCl。 CaCl2对粉煤灰火山灰反应

影响较小,其激发作用主要通过形成水化氯铝酸盐。NaCl 对粉煤灰火山灰反应影响亦较小,其激发作用

主要是通过形成 NaOH,增加玻璃体结构解体能力来

实现[5]。

2摇 充填用粉煤灰与胶凝材料的水化反应机理

粉煤灰自身只具备潜在活性,在没有外加剂的情

况下,一般不会产生自结现象(高钙灰除外),粉煤灰

中活性的 SiO2、Al2O3能与水泥等熟料矿物水化所释

放的 Ca(OH) 2发生反应,生成 C—S—H 及 C—A—H凝胶,且粉煤灰颗粒对水泥颗粒的分散、解聚作用能

够促进水泥的水化反应。反应所涉及的化学方程式[6]:

SiO2 + Ca(OH) 2 + H2 寅OCaO·SiO2·xH2O

Al2O3 + Ca(OH) 2 + H2 寅OCaO·Al2O3·xH2O

Al2O3 + Ca(OH) 2 + 2SiO2 + 3H2 寅OCaO·Al2O3·2SiO2·4H2O

摇 摇 粉煤灰充填料中的水化反应过程是:淤 在溶液

中产生了 Ca ( OH) 2, 粉 煤 灰 表 面 形 成 水 膜; 于Ca(OH) 2在粉煤灰表面上结晶发育,形成碱性薄膜溶

液;盂 粉煤灰表面被碱性薄膜溶液腐蚀,发生火山灰

反应;榆 随着养护龄期的增长,水分的不断供给,碱性薄膜溶液在粉煤灰表面继续存在,并透过水化物间

隙进一步对粉煤灰腐蚀,直到粉煤灰中活性矿物成分

完全水化。

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煤摇 摇 炭摇 摇 学摇 摇 报 2011 年第 36 卷

3摇 粉煤灰活性测定方法

对于具体某一种粉煤灰如果用几种参数(如烧

失量、氧化钙含量、细度等)来准确表示粉煤灰的活

性是很困难的,因为粉煤灰中,不同因素对其活性的

贡献是不同的。 总体来说,粉煤灰越细,烧失量越低,玻璃体含量越高,粉煤灰的活性也越高。 目前常用的

测定粉煤灰活性的方法有如下几种:(1)抗压强度比。 由于硅酸盐水泥水化时会产

生 Ca(OH) 2,如果粉煤灰与硅酸盐水泥混合,粉煤灰

将会与水泥水化产物 Ca(OH) 2进行二次反应,且这

种反应速度很快,因此采用粉煤灰代替部分水泥用于

配制混凝土或水泥砂浆,然后以其抗压强度与基准混

凝土或水泥砂浆的抗压强度的比值,就可以反映粉煤

灰的火山灰活性高低,比值越高,即表明粉煤灰火山

灰活性越高,通常工程应用比值要达到 60%以上[7]。但该方法获取测试结果周期较长。

(2)火山灰活性指数。 此参数的测定及表示方

法有两种,即粉煤灰分别与水泥或石灰配制成圆柱体

试件,测试强度。 实际上粉煤灰的水泥火山灰活性指

数与上面的抗压强度比是等同的;粉煤灰的石灰火山

灰活性指数类似水泥火山灰活性指数,将石灰与粉煤

灰混合为砂浆,用圆柱体成型,养护 7 d 后测试强

度[8]。(3)石灰吸收法。 粉煤灰和石灰(CaO)之间进

行的一系列相互作用中一个最主要反应是火山灰反

应,该反应进行程度的高低很大程度上取决于粉煤灰

中有效成分 SiO2、Al2O3含量的高低和活性的大小等

因素,粉煤灰活性越高,作用过程中消耗石灰的量就

越大[9]。 因此,如果能在一定条件下测出粉煤灰与

石灰反应后石灰参与反应的量,就能定量地描述出该

粉煤灰的活性大小。 资料显示在没有激发剂的作用

下,粉煤灰 30 d 的 CaO 吸收值为 30 mg / g 粉煤

灰[10]。 这就是用石灰吸收法评价粉煤灰活性的原

理。

4摇 实验材料

实验粉煤灰选用同煤大唐塔山发电有限责任公

司的粉煤灰,外观为灰白色的粉状物,粒径范围为

0郾 5 ~ 300 滋m,其比表面积为 2 000 ~ 4 000 cm2 / g。4郾 1摇 粉煤灰的物质组分分析

通过对实验粉煤灰的 X-射线衍射结果(图 1)分析可知,实验所用粉煤灰的组成成分有莫来石、石英、方解石非晶相等(表 1),可以归结为两部分:

图 1摇 大唐塔山发电有限责任公司粉煤灰的 X-射线衍射定性分析图谱

Fig郾 1摇 X-ray diffraction pattern for fly ash ofDatang Tashan Power Co郾 Ltd郾

表 1摇 粉煤灰中主要矿物及其含量

Table 1摇 The main mineral content in fly ash

成分 莫来石 石英 方解石 非晶相 未检出

含量 / % 21 6 2 60 1

摇 摇 (1)非晶相(无定形相)。 主要由硅铝质等组成

的玻璃体。 塔山粉煤灰样品的玻璃体含量占总量的

60% 。 这些玻璃体经过高温锻烧,储藏了较高的化学

内能,这是粉煤灰活性的来源。(2)结晶相。 结晶相主要由莫来石、石英、方解

石等组成。 其中莫来石(3Al2O3·2SiO2)含量占总量

的 21% ,石英含量占总量的 6% 。 莫来石在粉煤灰中

不是独立的颗粒组成,存在空心微珠的表面与玻璃体

共生,尺寸较大,后壁珠及多孔珠玻璃体表面也有,但尺寸较小,莫来石的活性较玻璃体要小。4郾 2摇 粉煤灰的化学成分分析

粉煤灰随着煤种、煤粉细度、燃烧以及收集方法

不同,物理和化学性质有许多差别,原煤中沉积物

(不燃物)的种类和含量是粉煤灰具有特定化学成分

的主要根据,也是造成粉煤灰化学成分波动的主要原

因,通过对大唐塔山发电有限责任公司粉煤灰进行化

学成分分析,其主要成分为 SiO2、Al2 O3、Fe2 O3、CaO和未燃炭,另含有少量 K、P、S、Mg 等的化合物和 As、Cu、Zn 等微量元素,其中 SiO2、Al2O3、Fe2O3占总体的

百分含量分别为 52郾 42% 、32郾 48% 、3郾 62% ,共占到

总量的 88郾 52% (表 2),适宜做充填材料。 粉煤灰的

活性主要与 SiO2、Al2 O3、Fe2 O3 的含量有关, SiO2、Al2O3是玻璃体的主要成分,也是形成水化硅铝酸盐

胶凝体的主要来源。 一般 SiO2、Al2O3含量越多,粉煤

灰的活性就越大,粉煤灰中的钙对胶凝体的形成是有

利的,根据粉煤灰中活性氧化钙的含量不同将粉煤灰

分为硅质粉煤灰和钙质粉煤灰,氧化钙的含量小于

5%时为硅质粉煤灰,含量大于 5% 时为钙质粉煤

灰[11],可见大唐塔山发电有限责任公司粉煤灰 CaO

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第 5 期 冯国瑞等:塔山矿充填开采的粉煤灰活性激发实验研究

含量只有 3郾 05%为硅质粉煤灰。 若要使用其替代胶

凝物质,用做充填材料必须增钙,提高其 CaO 含

量。 摇

表 2摇 塔山粉煤灰主要化学成分分析

Table 2摇 The main chemical components of Tashan fly ash

成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2

含量 / % 52郾 42 32郾 48 3郾 62 3郾 05 1郾 01 1郾 26

5摇 实验方案

实验利用弗拉蒂尼方法原理来测定不同激发剂

对粉煤灰的激发效果,即通过测定掺有激发剂的粉煤

灰吸收溶液中 CaO 的量的多少,来判定粉煤灰的活

性被激发的强弱。 将粉煤灰与掺有不同浓度和种类

激发剂的石灰饱和溶液充分接触,每隔一段时间测定

沉淀物上层澄清液的 Ca2+和 OH-的浓度变化,根据接

触溶液体积交换量及浓度变化确定粉煤灰的吸收值

(mgCaO / g 粉煤灰)。 OH- 浓度用酸碱滴定法测定,甲基橙作指示剂,用盐酸标准滴定溶液(0郾 1 mol / L)滴定至溶液呈橙红色;Ca2+浓度用络合滴定法,用甲

基百里香酚蓝指示剂指示终点,NaOH 为掩蔽剂,用EDTA 标准滴定溶液(0郾 015 mol / L)滴定[12](实验均

在常温下进行)。工程中常用的化学激发剂主要是 CaO、CaCl2 和

Na2SO4,为避免实验中钙离子的影响,实验选取以下

激发剂:NaOH、Na2 SO4、NaCl 进行激发实验,分别代

表碱性、硫酸盐和氯盐激发剂。

6摇 实验结果及分析

6郾 1摇 碱性激发剂对粉煤灰吸收 CaO 的影响

图 2(a)为不同浓度 NaOH 溶液作用下粉煤灰

CaO 吸收值的变化情况,从图中曲线变化情况,可以

把 NaOH 对粉煤灰激发作用划分为 3 个阶段:第 1 阶

段为 2 d 前,该阶段中 CaO 吸收值均显著增长,激发

剂 NaOH 浓度越大,增长越快,到第 2 天最高浓度

NaOH 激发下的粉煤灰 CaO 吸收值比无激发剂作用

的粉煤灰高出 31郾 6% ;第 2 阶段为 2 ~ 16 d,该阶段

的所有粉煤灰 CaO 吸收值增长幅度减小,增长较为

平缓;第 3 阶段为 16 d 后,所有粉煤灰 CaO 吸收值均

趋于稳定,达到吸收最大值。

图 2摇 NaOH,Na2SO4和 NaCl 激发剂下粉煤灰 CaO 吸收值曲线

Fig郾 2摇 The absorption curves of CaO under NaOH,Na2SO4 and NaCl

摇 摇 从上述实验曲线可以发现,NaOH 的激发效果较

为明显,最终掺入 NaOH(0郾 03 mol / L)的粉煤灰,CaO吸收值较无激发剂的粉煤灰高出 38郾 2% 。 从曲线的

变化趋势,也可看出加入 NaOH 激发剂后,粉煤灰的

激发效果会快速显现,这说明 NaOH 对于粉煤灰中

Si—O 和 Al—O 网络键的断裂有效,反应快速。 随着

激发剂 NaOH 浓度增大,对粉煤灰中 Si—O 和 Al—O键的破坏作用增强,粉煤灰活性激发效果增强。 同时

也不难发现,NaOH 的激发主要是在前期作用,随着

反应进行,溶液中 OH-离子浓度的降低,激发效果减

弱,从实验来看,后期激发效果不如前期明显。 这与

Palomo 等[13]通过实验发现 NaOH 的激发作用主要在

前期的 5 h,之后其激发率随时间的变化增加较缓慢

的规律是一致的。

在现实生产中,由于石灰价格比较低廉,并且从

成分来分析,塔山粉煤灰中 CaO 含量低于一般粉煤

灰的 CaO 含量。 因此对于塔山粉煤灰来说碱性激发

剂采用石灰,既可以起到激发剂的作用,又可以补充

粉煤灰中 CaO 含量不足的问题。6郾 2摇 硫酸盐类激发剂对粉煤灰吸收 CaO 的影响

图 2(b)为 Na2SO4 作用下粉煤灰吸收 CaO 值的

变化情况,从图中可以看出 Na2SO4 激发剂作用下的

粉煤灰的 CaO 吸收反应可以分为 3 个阶段:第 1 阶

段为 2 d 以前,所有实验 CaO 吸收值均迅速增加,该阶段主要是粉煤灰中的活性 SiO2 和 Al2O3 与 CaO 反

应,激发剂还没有来得及促进反应;第 2 阶段从第 2天开始,至 8 ~ 16 d 之间结束,这一阶段 CaO 吸收值

小幅增加,激发剂开始发挥作用,但作用有限;第 3 阶

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煤摇 摇 炭摇 摇 学摇 摇 报 2011 年第 36 卷

段从第 2 阶段结束开始,掺有激发剂的粉煤灰 CaO吸收值显著增加,随着掺入激发剂浓度的增大,吸收

值也增大。 而且随着 Na2 SO4浓度增加,第 2 阶段的

时间缩短,第 3 阶段提前,这说明 Na2SO4对粉煤灰的

激发性具有时间效应,随着 Na2SO4浓度的增大,激发

效果出现加速现象。从上述实验曲线可以看出,Na2 SO4 激发剂本身

激发作用主要在反应后期,反应前期与 Na2 SO4浓度

基本没有关系,Na2 SO4 本身的激发作用从反应中期

缓慢开始。 经第 1 阶段的粉煤灰中活性物质反应结

束后,Na2SO4快速溶于水离解成 SO2-4 和 Na+,这些离

子扩散到粉煤灰颗粒表面,与溶液中的 Ca(OH) 2反

应生成 NaOH 和 CaSO4,对粉煤灰颗粒进行腐蚀、破坏,增大粉煤灰反应接触面积,这个过程起初比较慢,所以第 2 阶段的激发作用缓慢进行。 激发剂 Na2SO4

浓度增大,溶液中 SO2-4 和 Na+离子增多,有利于 NaOH

和 CaSO4的快速生成,促使后续反应的快速进行,这是第 3 阶段提前即反应明显的主要原因。

硫酸盐类激发剂从经济的角度考虑,宜采用石

膏,不仅可起到激发剂的作用,还可为反应提供大量

的 Ca2+离子,有利于充填材料早期形成较多的钙矾

石,促进充填体早期强度的发挥,以满足充填开采的

需求。6郾 3摇 氯盐类激发剂对粉煤灰吸收 CaO 的影响

图 2(c)为 NaCl 作用下粉煤灰吸收 CaO 值的变

化情况,在 NaCl 的激发作用下,粉煤灰的 CaO 吸收

值均能不同程度地得到提高,而且随着 NaCl 溶液浓

度的增大,CaO 吸收值也增大,说明随着 NaCl 的增

多,粉煤灰的活性也增大。 主要是由于 NaCl 的引入

有效地促进粉煤灰玻璃体网络解聚,即 2NaCl +Ca(OH) 2 NaOH+CaCl2,NaOH 促使粉煤灰释放出

其内部可溶性的活性二氧化硅与氧化铝,使之与溶液

中的氢氧化钙发生火山灰反应。 NaCl 与前两种激发

剂相比,激发效果相对不足,主要是其不能直接参与

水化反应,激发要通过生成 NaOH 才能进行。工程中最常用的氯盐激发剂是 CaCl2,CaCl2的激

发作用是其中的 Ca2+和 Cl-扩散能力较强,能够穿过

粉煤灰颗粒表面的水化层,与内部的活性 Al2O3反应

生成水化氯铝酸钙[6]:Ca2+·Al2O3 + Cl - + OH 寅- 3CaO·

Al2O3·CaCl2·10H2O摇 摇 CaCl2 还可以与 Ca(OH) 2 反应生成不溶于水的

氧氯化钙复盐:CaCl2 + Ca(OH) 2 + H2 寅O CaCl2·

3Ca(OH) 2·12H2O

使得生成固相比例增大,提高充填体的强度。从以上实验研究可以发现,碱性激发剂、氯盐激

发剂和硫酸盐激发剂对粉煤灰的火山灰反应活性都

有促进作用,但从效果来看,碱性激发剂和硫酸盐激

发剂的效果更突出一些,而氯盐激发剂相对来说效果

弱一些。 激发剂的复合使用可能会成为粉煤灰化学

激发的趋势,因此从充填材料的实际开发使用来说,粉煤灰的激发可以尝试选用生石灰和石膏复合激发

剂,CaCl2作为早强剂。

7摇 结摇 摇 论

(1)为了解决目前煤矿充填材料成本较高、强度

不足的问题,可以选取成分与水泥接近的电厂固

废———粉煤灰作为胶凝材料来降低成本。 粉煤灰只

具有潜在的火山灰活性,只有通过采用激发剂激发其

活性才能更好的代替胶凝材料,这对于矿山充填材料

节约造价、提高强度、推广制备具有积极作用。(2)实验研究发现,碱性激发剂、氯盐激发剂和

硫酸盐激发剂对粉煤灰的火山灰反应活性都有一定

的促进作用。 就效果而言,碱性激发剂和硫酸盐激发

剂的效果明显,氯盐激发剂相对较弱。(3)碱性激发剂 NaOH 对粉煤灰激发作用分 3

个阶段,第 1 阶段为 2 d 前 NaOH 破坏粉煤灰中 Si—O 和 Al—O 网络键,快速反应;第 2 阶段为 2 ~ 16 d,主要是 OH-作用下,部分网络状玻璃体结构解体,并与溶液中的 Ca2+形成水化产物;第 3 阶段为 16 d 后,所有粉煤灰 CaO 吸收值均趋于稳定,达到吸收最大

值。 即 NaOH 的激发主要是在前期作用,后期激发效

果不如前期明显,而且激发效果与激发剂的浓度成正

相关关系。(4)硫酸盐激发剂 Na2SO4对粉煤灰的激发作用

分为 3 个阶段:第 1 阶段为 2 d 前,粉煤灰中的活性

SiO2和 Al2O3与 CaO 反应,激发剂还没有来得及促进

反应;第 2 阶段从第 2 天开始,Na2 SO4快速溶于水离

解成 SO2-4 和 Na+,扩散到粉煤灰颗粒表面,与溶液中

的 Ca(OH) 2反应生成 NaOH 和 CaSO4,对粉煤灰颗粒

进行腐蚀、破坏,增大粉煤灰反应接触面积,激发剂开

始发挥作用;然后进入第 3 阶段,激发剂的激发作用

显著增加。 Na2 SO4 对粉煤灰的激发性具有时间效

应,即随着 Na2 SO4 浓度增加,激发效果出现加速现

象,第 2 阶段时间缩短,第 3 阶段提前。

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