粉煤灰的特性
在鍋爐操作時，煤粉與高速氣流混合在一起，噴入爐膛的燃燒帶中，使煤粉顆粒里的有機物質得到充分的燃燒，但燃燒的完全程度取決與鍋爐效率和操作水平。運行良好的現(xiàn)代化電廠的煤粉爐爐膛較高溫度可以達到或超過1600℃。在這樣的溫度下，足以使灰份中除了少量石英（細粒的結晶）以外的所有礦物全部熔融?？墒嵌鄶?shù)就電廠鍋爐的實際燃燒溫度要比上述溫度低得多，在較低的溫度下，只能熔融一小部分的無機物質。而且爐膛溫度并不是十分均勻的，也就是說，即使在同一臺鍋爐中，粉煤灰燒成的條件也不完全相同，更不必說不同的鍋爐了。
在燃燒過程中，煤炭中的無機雜質發(fā)生了一系列的反應和變化，含水的礦物如黏土、石膏等一一脫水，碳酸鹽中的二氧化碳與硫化物中的二氧化硫和三氧化硫排出，還有堿在高溫下?lián)]發(fā)。其中，較細的粒子隨氣流掠過燃燒區(qū)，立即熔融，到了爐膛外邊，受到驟冷，就將熔融時由于表面張力作用形成的圓珠的形態(tài)保持下來，成為玻璃微珠。煤粉的顆粒越細，越容易成球。其中有些熔融的微珠內(nèi)部，截留了爐內(nèi)氣體，形成了空心微珠。另有一些微珠，團聚在一起或粘連在一起，就形成魚卵狀的復珠（子母珠）和站連體。可是也有一些來不及完全變成液態(tài)的粗灰，結果變成了渣狀多孔玻璃體（海綿狀玻璃）。在冷卻過程中，也有一些冷卻比較緩慢而再結晶的礦物以及在顆粒表面上生成的結晶礦物和化合物，也有一些獨自存在的未熔融的石英礦物，此外，從化學成分來看也不是均勻的，所謂的粉煤灰化學物成分分析，只能表示粉煤灰中各種顆?；旌衔锏幕瘜W成分平均值，換言之，按單個顆粒而言，化學成分是很大差異的。
總之，粉煤灰實際上是一些礦物組成不同、粒徑粗細不同、顆粒形態(tài)不同、各種顆粒組合的比例不同的機械混合物。粉煤灰的“先天不足”，正是由于這種不均勻性、差異性和多變性造成的。從應用角度而言，受到充分燃燒最終形成的玻璃微珠含量越多越好。
一、粉煤灰的物理性質和化學成分
粉煤灰是一種淺灰色細粉，隨含碳量的增加，顏色變深。
1.粉煤灰顆粒的形態(tài)
根據(jù)北京科技大學宋存義等用掃描是電子顯微鏡的觀察表明，粉煤灰由多種粒子構成，其中球形顆粒占總數(shù)的60%以上。粉煤灰組成常與煤種、燃燒程度和收集方式等有關。經(jīng)對某電廠粉煤灰的觀察，其顆粒組成為：漂珠占0.3%~0.5%，厚壁及實心微珠占38%~45%,鐵珠占4%~5%，碳粒占7%~8%，不規(guī)則多孔體占38%~40%，石榮占3%~5%，其他占2%。
（1）空心玻珠（漂珠）
空心玻珠的總體外觀呈白色，微帶灰，呈球狀，中空，多為單個的球體，也有少數(shù)單晶相連的復珠。由于置于水中能浮在水面上故稱漂珠?？招牟Ｖ榈奈锵嘀饕袃煞N，一種為非晶態(tài)的玻璃相，是主要物相：另一種為析晶的莫來石，分布在珠壁上?？招牟Ｖ榈娜埸c為1620℃。爆裂起始溫度為160℃ ，較高峰值可達330℃。光學顯微鏡下呈現(xiàn)透亮者多為空心玻珠?？招牟Ｖ榭捎筛∵x法分離。
（2）厚壁及實心微珠（沉珠）
厚壁微珠外觀呈灰色，其形態(tài)與空心玻珠的形態(tài)相同，玻壁上常有莫來石析晶。常因壁厚和莫來石析晶過多而比重增大，沉于水底，故稱沉珠。它的物相主要是玻璃相和莫來石。實體玻珠和厚壁玻珠不同處是不具中空現(xiàn)象，無色透明者較多，也有少量因含雜質面而呈黃褐至褐紅色，其物相主要是玻璃相和；；鱗石英等。這兩類微珠的粒徑大多比空心玻珠小。厚壁微珠的起爆溫度亦為160℃，但較高溫度可達386℃,而實心微珠則無爆裂現(xiàn)象。
厚壁微珠和實心微珠的圓型度、光滑度及粒度略低于空心微珠，它的粘連體較多，這與它的形成有關。
（3）鐵柱（磁珠）
鐵珠的外觀多呈黑色，具有弱金屬光澤，球狀，可用磁選法選出，也稱磁珠。其粒徑多在50μm左右，比重大于4，比表面積很小。鐵珠的物相組成較復雜，主要有磁鐵礦、赤鐵礦、方鉛礦、褐鐵礦、玻璃相等。粉煤灰中的氧化鐵大多富集于鐵珠中。其形狀不易于其他微珠區(qū)別，在反光顯微鏡下呈現(xiàn)黑色球狀的是鐵珠。
（4）碳粒
碳粒呈黑色，弱金屬光澤，其外表有數(shù)種形態(tài)，大顆粒以半渾圓狀、蜂窩狀和多孔狀為主，小顆粒以片狀為主，其他還有少量角粒狀等。粒徑02.~0.5mm。碳粒由無定形碳、石墨和含。沒有燃燒，屬于石墨狀原生煤態(tài)。
（5）不規(guī)則玻璃體和多孔玻璃體
不規(guī)則玻璃體是粉煤灰中較多的顆粒之一，大多是由似球和非球形的各種渾圓度不同的粘連顆粒組成。有的粘連體斷開后，其外觀和性質于各種玻璃球形體相同，其化學成分則略有不同。
多孔玻璃體形似蜂窩。具有較大的比表面積，易粘附其他碎屑。比重較小，熔點比其他微珠偏低。其顏色有乳白至灰色不等。一般硅、鋁、貼的含量分別在73%、21%和3.1%左右。在掃描式電子顯微鏡下可以比較容易地觀察到不規(guī)則玻璃體和多孔玻璃體的存在。34
除以上5種典型顆粒外，尚有少量的石英和單獨的赤鐵礦等。
2、粉煤灰的細度和比重
粉煤灰顆粒細度與磨制的煤粉細度有關，一般來說，設備相對落后的老電廠粉煤灰細度較粗，而使用電收塵器的新建電廠，粉煤灰細度較細。粉煤灰房建材料企業(yè)要搞清所用粉煤灰的細度，只有通過實測才能確定。作為一般規(guī)律，粉煤灰的細度通常是88μm篩孔篩余量10%~30%，其中2~0.5mm顆粒占65%~70%,0.05~0.005mm顆粒占30%~35%，小于0.005mm的微小顆粒僅占2%~3%。比表面積一般為2500%~2600 cm2/g，電除塵器第二級及以后幾級分離下來的細灰，比表面積可以達到3500%~5700%cm2/g，與水泥相近。粉煤灰的相對密度為1.95~2.36.。干灰松散密度一般為650~850kg/m3，濕灰的松散密度可達1250~1450kg/m3。
表1-4是長江中下游及大連部分電廠（其中上海附近電廠8家，南京附近電廠7家，長江中游沿岸電廠3家，大連附近電廠4家，共22家）粉煤灰試樣的相對密度和比表面積。
多電場除塵器置具有對粉煤灰按粒徑進行粗略分級的功能。據(jù)南京大學地球科學系翟建等對華能南京電廠粉煤灰所作的分析表明，雖然每個除塵器電廠的粉煤灰均包含不同的粒級，是一個連續(xù)粒譜，不同電廠之間有串級現(xiàn)象，但分級是明顯的。華能南京電廠由大型超臨界發(fā)電機組成，設5個靜電場除塵裝置﹝6﹞。該項分析的樣品采自5個電場，按煙氣流向順序，靠近鍋爐的為第一電場，最后一個為第五電場，以H1~ H5為代號。表1-5是不同電廠粉煤灰的粒徑分布，表1-6是不同電場粉煤灰的主要物性參數(shù)測定結果。
3.粉煤灰的化學成分與煤的各種物質成分有關，主要分為二氧化硅，三氧化二鋁，三氧化二鐵，氧化鈣，未燃盡的碳（燒矢量），還有少量的鎂鈦鉀磷硫等氧化物。氧化硅、氧化鋁氧化鈦等來自砂、黏土、頁巖和板巖。氧化鈦主要來自煤中所含的黃鐵礦燃燒后形成的褐鐵礦和磁鐵礦，氧化鈣、氧化鎂等來自礦物質中的碳酸鹽、硫酸鹽。
不同電場粉煤灰的栗徑分布（%）
|
樣號 |
<5μm |
5~μm |
10~20μm |
20~30μm |
30~45μm |
>4.5μm |
平均μm |
|
H1 |
10.5 |
13.5 |
21.8 |
18.5 |
14.3 |
21.3 |
21.9 |
|
H2 |
16.3 |
18.9 |
23.9 |
15.3 |
13.3 |
12.5 |
15.7 |
|
H3 |
32.6 |
23.9 |
22.3 |
10.1 |
6.0 |
5.1 |
8.4 |
|
H4 |
37.9 |
28.1 |
21.9 |
6.2 |
4.2 |
1.7 |
6.9 |
|
H5 |
70.3 |
16.9 |
8.8 |
3.7 |
0.3 |
0.0 |
2.9 |
不同電場粉煤灰主要物性參數(shù)測定結果
|
樣號 |
松密度kgm3 |
送密度kgm3 |
密度實kgm3 |
密度rvf |
比表面積cm2g |
需水量比% |
細讀%(45fang方孔篩篩余） |
|
H1 |
827.0 |
2132 |
2347 |
0.91 |
1822.5 |
95 |
21.3 |
|
H2 |
862.0 |
2222 |
2370 |
0.94 |
2378.3 |
93 |
12.5 |
|
H3 |
798.1 |
2273 |
2375 |
0.96 |
4425.6 |
90 |
5.1 |
|
H4 |
809.9 |
2299 |
2331 |
0.99 |
2909.2 |
89 |
1.7 |
|
H5 |
712.8 |
2433 |
2481 |
0.98 |
12372.7 |
87 |
0 |
表1—7是我國部分電廠煤灰主要化學成分。表1—8是原北京市建材研究所（現(xiàn)北京建材研究院）對全國各地粉煤灰化學成分和物理性質發(fā)普查結果
|
廠名 |
燒失量 |
Sio2 |
Al2o3 |
cao |
mgo |
Fe2o3 |
So3 |
Tio2 |
K2o |
Na2o |
P2o5 |
|
石景山發(fā)電廠 |
6.20 |
50.92 |
32.12 |
3.75 |
1.12 |
6.55 |
1.20 |
— |
— |
— |
— |
|
高井電站 |
6.12 |
50.60 |
26.25 |
4.37 |
1.20 |
9.03 |
0.50 |
— |
— |
— |
— |
|
天津一電廠 |
6.15 |
45.36 |
33.90 |
1.78 |
0.64 |
3.19 |
0.20 |
— |
— |
— |
— |
|
唐山發(fā)電廠 |
6.18 |
48.59 |
36.18 |
4.42 |
1.15 |
3.01 |
|
— |
— |
— |
— |
|
太遠第二熱電廠 |
14.74 |
44.74 |
30.16 |
2.20 |
0.48 |
3.83 |
0.46 |
— |
— |
— |
— |
|
富拉爾基熱電廠 |
5.00 |
54.19 |
16.49 |
5.94 |
1.64 |
8.42 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
望亭發(fā)電廠 |
4.00 |
59.42 |
29.06 |
5.96 |
0.39 |
5.04 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
下關發(fā)電廠 |
12.32 |
49.28 |
20.71 |
2.08 |
1.54 |
3.31 |
0.70 |
— |
— |
— |
— |
|
徐州發(fā)電廠 |
8.5 |
49.58 |
25.40 |
4.65 |
1.08 |
5.08 |
0.20 |
— |
— |
— |
— |
|
武漢青山熱電廠 |
6.12 |
55.94 |
25.92 |
3.54 |
1.75 |
6.15 |
0.36 |
— |
— |
— |
— |
|
株洲發(fā)電廠 |
26.12 |
44.35 |
15.16 |
1.53 |
1.10 |
3.52 |
0.82 |
— |
— |
— |
— |
|
鞍鋼發(fā)電廠 |
4.96 |
57.80 |
17.22 |
5.47 |
9.55 |
2.16 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
淮南發(fā)電廠 |
1.38 |
51.11 |
38.10 |
4.47 |
4.90 |
0.81 |
0.64 |
— |
— |
— |
— |
|
西村發(fā)電廠 |
2.92 |
60.12 |
30.91 |
2.64 |
1.91 |
4.41 |
0.18 |
— |
— |
— |
— |
|
南寧發(fā)電廠 |
5.09 |
46.89 |
40.16 |
1.01 |
0.20 |
5.24 |
1.01 |
— |
— |
— |
— |
|
壩橋熱電廠 |
4.80 |
44.73 |
30.44 |
4.61 |
0.53 |
10.51 |
0.83 |
— |
— |
— |
— |
|
成都熱電廠 |
5.75 |
54.26 |
27.03 |
4.59 |
1.33 |
5.11 |
1.93 |
— |
— |
— |
— |
|
華能南京電廠 ① ② ③ ④ ⑤ |
1.73 |
52.56 |
31.62 |
5039 |
0.89 |
3.68 |
0.17 |
1.11 |
— |
— |
— |
|
2.18 |
50.28 |
31.98 |
6.03 |
0.92 |
4.02 |
0.27 |
1.23 |
— |
— |
— |
|
|
1.94 |
49.80 |
32.98 |
5.39 |
0.94 |
4.06 |
0.44 |
1.34 |
— |
— |
— |
|
|
0.45 |
49.60 |
35.20 |
4.51 |
0.92 |
3.77 |
0.57 |
1.59 |
— |
— |
— |
|
|
0.95 |
48.96 |
33.38 |
4.60 |
0.94 |
4.52 |
0.85 |
1.70 |
— |
— |
— |
|
|
上海附近1#電廠 |
7.42 |
52.42 |
28.16 |
3.25 |
0.55 |
5.82 |
0.64 |
— |
1.27 |
0.44 |
0.14 |
|
上海附近2#電廠 |
11.25 |
52.05 |
19.53 |
4.68 |
0.20 |
9.32 |
0.96 |
— |
1.56 |
0.60 |
0.10 |
|
上海附近3#電廠 |
2.49 |
50.34 |
23.16 |
9.90 |
1.65 |
7.75 |
1.34 |
— |
1.89 |
0.82 |
0.09 |
|
上海附近4#電廠 |
2.08 |
49.39 |
21.48 |
12.80 |
1.06 |
8.51 |
0.89 |
— |
1.93 |
0.79 |
0.09 |
|
上海附近5#電廠 |
2.54 |
43.66 |
23.97 |
13.89 |
2.43 |
8.64 |
0.93 |
— |
2.06 |
0.88 |
0.14 |
|
上海附近6#電廠 |
6.45 |
50.46 |
28.56 |
3.28 |
0.83 |
6.63 |
0.39 |
— |
1.35 |
0.67 |
0.19 |
|
上海附近7#電廠 |
2.98 |
56.73 |
28.49 |
2.64 |
1.07 |
4.76 |
0.72 |
— |
1.40 |
0.46 |
0.07 |
|
上海附近8#電廠 |
6.37 |
63.24 |
19.12 |
1.31 |
0.52 |
4.47 |
0.38 |
— |
3.04 |
1.17 |
0.11 |
|
南京附近1#電廠 |
3.93 |
55.64 |
27.43 |
4.68 |
0.79 |
5.51 |
0.67 |
— |
1.49 |
0.33 |
0.16 |
|
南京附近2#電廠 |
2.37 |
60.49 |
24.80 |
3.34 |
1.32 |
4.94 |
0.33 |
— |
1.12 |
0.67 |
0.10 |
|
南京附近3#電廠 |
3.60 |
51.51 |
33.35 |
2.75 |
0.99 |
5.12 |
0.72 |
— |
1.07 |
0.44 |
0.17 |
|
南京附近4#電廠 |
8.43 |
54.01 |
22.50 |
3.90 |
2.56 |
6.35 |
0.31 |
— |
1.27 |
0.57 |
0.07 |
|
南京附近5#電廠 |
6.33 |
55.09 |
27.98 |
0.57 |
1.81 |
4.92 |
0.43 |
— |
1.36 |
0.41 |
0.18 |
|
南京附近6#電廠 |
22.21 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
南京附近7#電廠 |
9.51 |
53.54 |
25.61 |
2.63 |
1.05 |
4.69 |
0.39 |
— |
1.92 |
0.50 |
0.14 |
|
九江蕪湖一帶1#電廠 |
3.64 |
56.45 |
28.94 |
2.73 |
0.48 |
5.03 |
0.55 |
— |
1.46 |
0.43 |
0.08 |
|
九江蕪湖一帶2#電廠 |
10.14 |
52.69 |
26.32 |
3.15 |
0.87 |
4.31 |
0.66 |
— |
1.26 |
0.39 |
0.07 |
|
九江蕪湖一帶3#電廠 |
8.58 |
51.48 |
25.92 |
3.06 |
3.11 |
5.00 |
0.43 |
— |
1.71 |
0.31 |
0.15 |
|
大連附近一帶1#電廠 |
2.74 |
61.07 |
21.47 |
2.10 |
0.97 |
8.37 |
0.51 |
— |
1.81 |
0.69 |
0.18 |
|
大連附近一帶2#電廠 |
16.9 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
|
大連附近一帶3#電廠 |
2.56 |
57.86 |
26.95 |
2.64 |
0.67 |
7.31 |
0.59 |
— |
1.30 |
0.33 |
0.13 |
|
大連附近一帶4#電廠 |
4.55 |
55.17 |
25.71 |
2.03 |
1.86 |
6.72 |
0.37 |
— |
1.84 |
0.77 |
0.12 |
|
我國發(fā)電廠粉煤灰化學成分一般波動范圍 |
1~26 |
34~60 |
17~35 |
1~10 |
0.5~2 |
2~15 |
0.5~1.5 |
少量 |
0.5~4 |
0.5~4 |
少量 |
注：1.“—”表示未作分析。
2.華能南京電廠①~⑤表示該廠電收塵器5個電場收集的粉煤灰。
粉煤灰的化學成分與物理性質
|
省、市、區(qū) |
粉煤灰 產(chǎn)地 |
化學成分（%） |
物理性質 |
|||||||||||
|
Sio2 |
Ai2o3 |
Fe2o3 |
cao |
mgo |
K2o |
Na2o |
So3 |
燒失量 |
相對密度 |
密度 （kg/m3) |
比表面積（cm2/g) |
活性 |
||
|
北京 |
灤河 |
46.83 |
40.44 |
4.02 |
2.61 |
1.31 |
0.99 |
|
0.22 |
|
2.11 |
|
|
|
|
一熱 |
52.65 |
21.12 |
12.63 |
4.70 |
0.70 |
1.33 |
0.30 |
0.30 |
6.46 |
1.97 |
955 |
1384 |
73 |
|
|
高井 |
52.28 |
36.32 |
5.16 |
2.28 |
0.96 |
0.66 |
0.24 |
0.14 |
2.85 |
2.06 |
979 |
2679 |
81 |
|
|
三熱 |
55.83 |
18.67 |
6.99 |
3.66 |
0.95 |
1.09 |
0.30 |
0.57 |
7.73 |
2.29 |
847 |
3690 |
91 |
|
|
河北 |
唐山 |
54.11 |
34.44 |
5.34 |
0.69 |
0.70 |
1.03 |
0.20 |
|
1.08 |
1.80 |
799 |
1359 |
65 |
|
邯鄲 |
48.82 |
27.89 |
6.11 |
5.88 |
0.56 |
0.39 |
1.80 |
0.38 |
8.79 |
2.13 |
707 |
2817 |
66 |
|
|
|
三熱 |
55.83 |
18.67 |
6.99 |
3.66 |
0.95 |
1.09 |
0.30 |
0.57 |
7.73 |
2.29 |
847 |
3690 |
91 |
|
|
邢臺 |
51.97 |
32.17 |
3.73 |
3.14 |
0.65 |
1.12 |
0.49 |
0.36 |
1.76 |
1.85 |
877 |
2895 |
64 |
|
下花園 |
46.42 |
21.08 |
6.43 |
5.34 |
3.14 |
(1. |
97) |
0.29 |
15.4 |
2.00 |
928 |
2609 |
73 |
|
|
馬頭 |
39.77 |
24.48 |
5.51 |
6.41 |
1.15 |
(2. |
09) |
|
19.77 |
1.79 |
714 |
1754 |
61 |
|
|
保定 |
39.63 |
21.14 |
8.74 |
2.33 |
0.77 |
(0. |
67) |
0.23 |
22.74 |
1.77 |
644 |
1168 |
54 |
|
|
石家莊 |
48.77 |
31.06 |
6.04 |
2.09 |
0.94 |
(1. |
40) |
0.47 |
10.30 |
2.06 |
739 |
3998 |
76 |
|
|
天津 |
一熱 |
44.82 |
38.58 |
7.45 |
|
0.48 |
(1. |
36) |
0.24 |
5.32 |
2.01 |
990 |
2102 |
68 |
|
山西 |
水濟 |
40.14 |
26.11 |
5.41 |
2.23 |
1.04 |
0.55 |
0.35 |
1.24 |
23.56 |
2.07 |
610 |
3921 |
86 |
|
太遠（二熱） |
41.89 |
29.5 |
6.31 |
2.50 |
1.05 |
|
|
|
18.00 |
2.34 |
|
5357 |
80 |
|
|
|
巴公 |
45.18 |
33.96 |
3.35 |
3.29 |
0.82 |
1.29 |
0.65 |
0.93 |
9.81 |
2.01 |
740 |
4264 |
95 |
|
內(nèi)蒙古 |
包頭二熱 |
44.17 |
35.02 |
6.03 |
1.68 |
1.12 |
1. |
63 |
|
8.69 |
2.07 |
836 |
2588 |
82 |
|
遼寧 |
遼電 |
59.30 |
20.39 |
10.53 |
4.16 |
1.59 |
2.38 |
0.89 |
|
1.54 |
2.19 |
|
2060 |
78 |
|
本溪 |
52.22 |
21.19 |
10.24 |
2.62 |
1.89 |
1. |
99 |
|
8.62 |
|
|
|
|
|
|
阜新 |
58.41 |
17.55 |
9.37 |
3.77 |
2.66 |
2.71 |
1.70 |
0.79 |
4.43 |
2.05 |
1009 |
2040 |
82 |
|
|
撫順 |
55.47 |
31.4 |
8.20 |
1.10 |
1.20 |
1. |
08 |
|
2.96 |
2.16 |
859 |
2662 |
77 |
|
|
清河 |
44.51 |
17.25 |
26.37 |
5.14 |
2.43 |
1.40 |
0.94 |
|
2.13 |
2.55 |
836 |
1252 |
72 |
|
|
大連 |
50.66 |
22.83 |
10.67 |
2.85 |
1.54 |
2. |
76 |
|
9.55 |
2.13 |
950 |
2449 |
58 |
|
|
吉林 |
吉林 |
59.45 |
25.19 |
5.11 |
3.95 |
1.23 |
1.91 |
0.51 |
|
2.17 |
2.01 |
962 |
1414 |
80 |
|
二道江 |
48.59 |
31.09 |
4.83 |
3.27 |
1.09 |
1.31 |
0.20 |
0.27 |
9.25 |
2.05 |
945 |
2024 |
93 |
|
|
長春 |
57.27 |
22.67 |
8.28 |
2.31 |
1.08 |
2. |
60 |
|
4.70 |
1.95 |
890 |
1854 |
90 |
|
|
遼源 |
55.45 |
21.87 |
9.76 |
4.45 |
0.88 |
1. |
70 |
|
5.61 |
2.02 |
858 |
2030 |
67 |
|
|
渾江 |
50.42 |
30.63 |
3.41 |
3.71 |
0.76 |
1.13 |
0.30 |
0.20 |
8.78 |
1.85 |
798 |
2574 |
82 |
|
|
榆樹川 |
62.23 |
21.92 |
5.66 |
2.21 |
1.98 |
2. |
76 |
|
2.72 |
2.05 |
1009 |
1721 |
60 |
|
|
黑龍江 |
北安 |
54.21 |
16.43 |
3.08 |
2.62 |
0.75 |
1.77 |
0.29 |
|
20.10 |
2.01 |
737 |
2689 |
79 |
|
亮子河 |
56.82 |
16.41 |
4.25 |
3.58 |
0.97 |
1.67 |
0.61 |
0.58 |
15.91 |
1.98 |
741 |
1945 |
86 |
|
|
雞西 |
60.69 |
20.63 |
4.68 |
1.61 |
0.96 |
3. |
58 |
2.380 |
6.27 |
1.89 |
918 |
1816 |
81 |
|
|
富拉爾基 二發(fā) |
58.48 |
18.44 |
5.71 |
5.66 |
|
2.14 |
0.93 |
|
|
|
|
|
|
|
|
佳木斯 |
49.61 |
23.53 |
8.68 |
5.05 |
1.30 |
1. |
26 |
0.54 |
9.54 |
2.08 |
997 |
1348 |
75 |
|
|
上海 |
崇明 |
28.29 |
14.97 |
6.27 |
1.59 |
0.59 |
1. |
71 |
0.45 |
46.93 |
2.12 |
666 |
976 |
68 |
|
吳徑 |
53.19 |
32.39 |
6.06 |
1.67 |
1.91 |
1. |
28 |
|
2.48 |
1.78 |
806 |
1614 |
70 |
|
|
閘北 |
49.56 |
28.55 |
12.77 |
2.45 |
0.88 |
0.98 |
0.49 |
0.44 |
4.43 |
2.34 |
1171 |
2279 |
75 |
|
|
楊樹浦 |
52.16 |
32.83 |
5.18 |
4.09 |
0.76 |
1.06 |
0.34 |
0.48 |
2.66 |
1.84 |
|
1680 |
68 |
|
|
江蘇 |
望亭 |
55.5 |
26.19 |
6.19 |
3.82 |
1.18 |
1.69 |
0.45 |
|
4.48 |
2.06 |
845 |
3239 |
89 |
|
徐塘 |
53.37 |
27.07 |
3.31 |
5.25 |
0.86 |
1.14 |
0.50 |
|
6.9 |
1.72 |
716 |
1530 |
72 |
|
|
鎮(zhèn)江 |
49.91 |
30.27 |
8.81 |
3.34 |
2.05 |
1. |
10 |
|
4.78 |
2.01 |
838 |
2665 |
86 |
|
|
徐州 |
52.30 |
28.52 |
6.69 |
4.39 |
1.05 |
0.94 |
0.40 |
0.14 |
2.07 |
1.95 |
825 |
3561 |
93 |
|
|
新海 |
51.69 |
28.41 |
4.47 |
5.17 |
0.83 |
1.30 |
0.45 |
|
8.65 |
1.73 |
656 |
2674 |
73 |
|
|
賈汪 |
40.20 |
21.17 |
4.58 |
1.64 |
1.15 |
0.99 |
0.30 |
0.52 |
31.02 |
1.44 |
1120 |
801 |
72 |
|
|
淮陰 |
46.01 |
27.94 |
2.24 |
3.77 |
0.65 |
0.94 |
0.40 |
|
16.29 |
1.90 |
929 |
2676 |
89 |
|
|
韓莊 |
41.37 |
17.18 |
6.27 |
0.87 |
0.58 |
1.04 |
0.49 |
0.66 |
30.75 |
1.90 |
937 |
2699 |
64 |
|
|
天生港 |
45.80 |
25.02 |
3.05 |
2.97 |
1.05 |
0.79 |
0.15 |
0.27 |
18.24 |
1.96 |
732 |
3696 |
89 |
|
|
南京 |
56.57 |
26.03 |
6.67 |
4.22 |
1.22 |
1. |
93 |
|
1.81 |
2.12 |
1025 |
2725 |
77 |
|
|
浙江 |
杭州 |
52.1 |
31.62 |
7.29 |
4.06 |
1.11 |
1. |
17 |
|
2.05 |
2.05 |
966 |
2480 |
72 |
|
梅溪 |
49.33 |
30.74 |
6.85 |
4.59 |
0.90 |
1.25 |
0.40 |
1.54 |
7.86 |
1.84 |
726 |
2264 |
86 |
|
|
安徽 |
銅陵 |
30.93 |
16.18 |
9.17 |
34.94 |
1.06 |
1. |
93 |
3.42 |
3.92 |
2.74 |
1470 |
2496 |
67 |
|
馬鞍山 |
56.62 |
20.36 |
4.59 |
3.08 |
0.99 |
1.14 |
0.35 |
0.21 |
2.97 |
1.96 |
877 |
2319 |
21 |
|
|
淮南 |
53.26 |
34.72 |
4.07 |
2.47 |
0.39 |
0. |
86 |
|
4.07 |
1.91 |
832 |
2293 |
70 |
|
|
蕪湖 |
47.32 |
29.69 |
5.69 |
3.57 |
2.01 |
1. |
19 |
|
10.50 |
1.83 |
714 |
2315 |
62 |
|
|
合肥 |
44.07 |
26.89 |
3.62 |
3.44 |
0.95 |
0.97 |
0.39 |
0.83 |
20.50 |
1.79 |
704 |
4449 |
63.4 |
|
|
江西 |
分宜 |
66.72 |
22.94 |
3.79 |
0.93 |
1.86 |
2 |
92 |
|
4.16 |
1.99 |
958 |
1337 |
65 |
|
南昌 |
53.64 |
25.08 |
7.05 |
1.81 |
1.12 |
2. |
28 |
|
9.00 |
2.02 |
734 |
2143 |
67 |
|
|
九江 |
48.64 |
21.21 |
5.29 |
3.44 |
1.30 |
2.09 |
0.30 |
0.62 |
18.07 |
2.14 |
698 |
1797 |
58 |
|
|
樂平 |
46.31 |
23.60 |
13.43 |
2.62 |
0.60 |
1.08 |
0.30 |
|
12.45 |
2.14 |
860 |
2793 |
66 |
|
|
景德鎮(zhèn) |
52.21 |
22.77 |
4.23 |
3.84 |
1.91 |
2.45 |
0.45 |
0.60 |
14.15 |
1.90 |
997 |
|
|
|
|
福建 |
廈門 |
19.11 |
8.71 |
1.96 |
2.65 |
|
0.80 |
0.10 |
|
68.24 |
|
|
|
|
|
水安 |
39.83 |
14.45 |
7.48 |
1.76 |
0.97 |
1.89 |
0.44 |
0.64 |
32.29 |
2.09 |
1127 |
1216 |
73 |
|
|
邵武 |
50.81 |
22.98 |
4.38 |
3.96 |
1.05 |
1.52 |
0.39 |
1.57 |
11.95 |
2.24 |
795 |
5144 |
112 |
|
|
山東 |
煙臺 |
43.88 |
25.36 |
19.57 |
3.09 |
1.06 |
1. |
76 |
|
5.36 |
2.27 |
1010 |
1652 |
67 |
|
南定 |
41.31 |
20.19 |
17.51 |
3.65 |
1.33 |
1.21 |
0.15 |
0.76 |
13.91 |
2.02 |
925 |
1851 |
83 |
|
|
青島 |
40.20 |
24.68 |
7.80 |
3.24 |
0.79 |
0.93 |
0.98 |
0.64 |
21.47 |
2.07 |
793 |
2527 |
78 |
|
|
濰坊 |
44.17 |
26.57 |
15.1 |
2.19 |
1.12 |
2. |
15 |
|
8.77 |
2.20 |
907 |
3205 |
73 |
|
|
濟寧 |
50.30 |
29.38 |
7.30 |
5.50 |
1.74 |
0.79 |
1.11 |
1.82 |
3.79 |
2.13 |
1159 |
2037 |
79 |
|
|
黃臺 |
47.84 |
24.10 |
12.94 |
3.52 |
1.28 |
1.54 |
0.45 |
0.90 |
7.98 |
2.05 |
1207 |
2545 |
90 |
|
|
廣東 |
廣州 |
45.52 |
19.64 |
24.72 |
0.22 |
1.67 |
1.02 |
0.15 |
0.68 |
2.57 |
2.44 |
1001 |
1760 |
73 |
|
韶關 |
43.29 |
16.09 |
34.98 |
2.04 |
1.47 |
1.38 |
1.01 |
|
0.34 |
2.57 |
1576 |
732 |
58 |
|
|
廣西 |
南寧 |
43.10 |
37.24 |
6.79 |
2.77 |
0.66 |
0. |
69 |
0.56 |
7.92 |
2.09 |
749 |
3018 |
88 |
|
柳州 |
49.83 |
34.43 |
4.31 |
2.93 |
0.51 |
1.34 |
0.46 |
0.38 |
7.15 |
2.05 |
756 |
5522 |
110 |
|
|
玉林 |
47.39 |
34.11 |
8.93 |
3.77 |
0.38 |
0.69 |
0.25 |
1.20 |
4.25 |
2.24 |
|
1030 |
70 |
|
|
桂林 |
48.04 |
32.06 |
5.55 |
2.60 |
1.49 |
1.34 |
0.7 |
0.53 |
10.72 |
1.95 |
896 |
2722 |
77 |
|
|
合山 |
49.89 |
29.93 |
6.13 |
4.70 |
2.06 |
2. |
02 |
1.79 |
4.78 |
2.19 |
|
2824 |
84 |
|
|
湖北 |
青山 |
58.35 |
26.19 |
6.93 |
4.07 |
0.31 |
0.1 |
0.37 |
0.48 |
3.97 |
2.02 |
869 |
1851 |
73 |
|
荊門 |
52.75 |
33.90 |
4.75 |
1.77 |
0.14 |
0.84 |
0.20 |
0.37 |
5.58 |
1.88 |
775 |
1233 |
71 |
|
|
武昌 |
41.15 |
12.42 |
2.21 |
25.14 |
4.21 |
3. |
38 |
|
11.42 |
2.58 |
1238 |
2871 |
82 |
|
|
湖南 |
金竹山 |
44.85 |
22.17 |
3.98 |
0.84 |
0.76 |
1. |
16 |
|
26.44 |
1.95 |
1005 |
2223 |
50 |
|
湘潭 |
49.91 |
26.99 |
6.74 |
1.76 |
1.28 |
2. |
48 |
0.29 |
12.30 |
1.88 |
941 |
2090 |
77 |
|
|
岳陽 |
58.95 |
29.80 |
4.32 |
1.40 |
1.51 |
1. |
99 |
|
2.45 |
|
843 |
1924 |
80 |
|
|
鯉魚江 |
54.80 |
24.48 |
3.71 |
2.04 |
0.67 |
1.77 |
0.29 |
|
12.47 |
1.96 |
888 |
1851 |
84 |
|
|
株洲 |
49.5 |
22.31 |
4.13 |
1.27 |
0.78 |
2. |
23 |
|
19.8 |
1.97 |
|
3347 |
80 |
|
|
河南 |
新鄉(xiāng) |
40.8 |
27.3 |
4.8 |
5.16 |
1.68 |
1. |
71 |
0.42 |
18.22 |
2.07 |
73 |
2499 |
89 |
|
平橋 |
53.91 |
24.19 |
5.78 |
2.35 |
0.42 |
0.73 |
0.44 |
0.31 |
12.32 |
2.08 |
764 |
3864 |
94 |
|
|
鄭州 |
58.5 |
20.5 |
8.4 |
4.73 |
1.46 |
3.67 |
1.1 |
0.54 |
3.50 |
2.08 |
997 |
2721 |
69 |
|
|
開封 |
38.21 |
54.54 |
4.54 |
7.12 |
1.12 |
1. |
49 |
0.49 |
23.11 |
2.10 |
692 |
3407 |
68 |
|
|
洛陽 |
55.62 |
21.50 |
11.84 |
4.73 |
1.21 |
|
1.83 |
0.30 |
3.31 |
2.00 |
1036 |
2753 |
72 |
|
|
四川 |
江油 |
58.31 |
21.81 |
4.72 |
5.20 |
1.98 |
2.53 |
0.30 |
0.51 |
4.98 |
1.96 |
1009 |
|
80 |
|
白馬 |
47.13 |
22.60 |
14.42 |
3.98 |
1.31 |
1. |
93 |
|
9.16 |
2.15 |
924 |
2448 |
82 |
|
|
河門口 |
52.34 |
23.13 |
6.94 |
5.17 |
3.70 |
3.72 |
0.44 |
0.31 |
4.31 |
2.06 |
|
|
78 |
|
|
成都 |
51.43 |
25.78 |
12.68 |
3.80 |
1.05 |
1.05 |
1.24 |
0.48 |
4.07 |
2.15 |
910 |
2709 |
88 |
|
|
云南 |
普坪村 |
56.92 |
21.90 |
8.46 |
5.08 |
1.39 |
1.39 |
0.67 |
0.17 |
5.93 |
2.15 |
828 |
3488 |
90 |
|
開遠 |
19.44 |
11.87 |
8.19 |
46.64 |
2.26 |
2.26 |
0.87 |
6.04 |
5.07 |
2.81 |
1080 |
2837 |
96 |
|
|
宜威 |
49.67 |
22.01 |
9.08 |
4.38 |
0.696 |
0.66 |
0.74 |
|
13.24 |
|
|
3257 |
75 |
|
|
貴州 |
水城 |
51.00 |
24.77 |
13.98 |
5.66 |
1.05 |
1.05 |
0.96 |
1.16 |
2.25 |
2.09 |
917 |
2654 |
71 |
|
清鎮(zhèn) |
50.1 |
23.82 |
11.21 |
5.75 |
1.53 |
1.53 |
1. |
0.07 |
4.37 |
1.81 |
920 |
1503 |
56 |
|
|
貴陽 |
36.03 |
17.96 |
15.86 |
4.69 |
1.06 |
1.06 |
1.91 |
0.86 |
22.16 |
1.95 |
711 |
1810 |
69 |
|
|
遵義 |
33.70 |
24.35 |
9.88 |
5.00 |
0.42 |
0.42 |
0.30 |
0.55 |
27.67 |
1.99 |
923 |
1774 |
77 |
|
|
都勻 |
20.63 |
13.71 |
4.29 |
1.84 |
0.46 |
0.46 |
0.55 |
1.46 |
58.6 |
1.65 |
771 |
1914 |
64 |
|
|
陜西 |
戶縣 |
46.89 |
30.75 |
9.64 |
5.44 |
0.74 |
0.74 |
1.03 |
1.62 |
5.34 |
2.19 |
824 |
3137 |
77 |
|
略陽 |
47.66 |
30.65 |
9.85 |
4.13 |
0.59 |
0.59 |
1.01 |
0.69 |
5.65 |
2.21 |
894 |
2468 |
72 |
|
|
韓城 |
49.95 |
30.08 |
5.52 |
3.52 |
0.57 |
1.09 |
0.39 |
0.77 |
8.27 |
2.00 |
788 |
4010 |
60 |
|
|
寶雞 |
47.63 |
32.44 |
10.17 |
3.61 |
0.71 |
1.60 |
0.35 |
0.52 |
3.44 |
2.40 |
1152 |
2941 |
80 |
|
|
渭河 |
44.02 |
32.9 |
4.6 |
4.07 |
0.65 |
1.14 |
0.4 |
|
4.28 |
2.04 |
864 |
|
|
|
|
秦嶺 |
44.92 |
31.09 |
6.63 |
7.21 |
|
0.70 |
0.2 |
0.65 |
8.26 |
2.18 |
926 |
2735 |
76 |
|
|
壩橋 |
43.25 |
31.16 |
9.82 |
4.42 |
0.93 |
1. |
77 |
1.42 |
8.59 |
2.12 |
732 |
3410 |
76 |
|
|
甘肅 |
西固 |
49.98 |
37.65 |
6.34 |
1.10 |
0.79 |
0. |
75 |
|
3.33 |
1.95 |
715 |
|
78 |
|
新疆 |
紅雁池 |
47.55 |
16.94 |
7.97 |
2.79 |
2.38 |
1.49 |
0.64 |
0.62 |
20.54 |
1.79 |
598 |
2361 |
48 |
|
寧夏 |
石咀橋 |
44.32 |
36.79 |
3.95 |
1.78 |
1.37 |
|
0. |
0.25 |
10.91 |
1.83 |
716 |
2732 |
76 |
注：表中粉煤灰的比表面積是指用平均顆粒法測定的比表面積。粉煤灰的活性是指強度活性，即測定摻30%粉煤灰的水泥砂漿強度，并測定同齡期的純水泥砂漿試件的強度，兩者相除得強度比，用%表示。
[page]
4．粉煤灰的礦物成分
根據(jù)北京科技大學宋文義等的研究，粉煤灰的礦物可分為無定形相和結晶相兩大類。無定形相主要是玻璃及少量無定形碳。結晶相主要有莫來石、磁鐵礦、赤鐵礦、石英、石墨以及少量硅酸鹽、方鋁礦、褐鐵礦、金紅石等。表1-9是粉煤灰的礦物組成示例。
粉煤灰的礦物組成（%） 表1-9
|
樣品編號 |
碳粉 |
石英 |
莫來石 |
磁珠 |
玻璃體 |
|
1 |
8.29 |
9.6 |
14.6 |
0.56 |
56.95 |
|
2 |
5.96 |
4.9 |
31.4 |
1.6 |
56.41 |
|
3 |
15.97 |
5.2 |
29.9 |
4.7 |
53.23 |
|
4 |
3.64 |
4.9 |
27.4 |
3.2 |
60.86 |
（1）無定形相
無定形相主要是由硅鋁質等組成的玻璃體。據(jù)報道，我國上百個電廠粉煤灰樣品的玻璃體含量占總量的50%~80%（平均60%），表1-9所列為53.23%~60.86%，屬于中下水平。而G．M．Idorn等人對美國四種粉煤灰分析的結果是，其中無定形相和玻璃相占總量的90％以上。
這些玻璃體經(jīng)過高溫鍛煉，儲藏了較高的化學內(nèi)能，是粉煤灰活性的主要來源?？招暮蛯嵭念w粒以及多孔體的主晶相是玻璃相，鐵珠表面由于混雜有硅鋁成分，也有玻璃相。一般K2O、Na2O等成分，均存在于玻璃相中。
（2）結晶相
莫來石在粉煤灰中不是獨立的顆粒組份，常存在于空心玻璃的表面與玻璃體共生，尺寸較大。厚壁珠及多孔玻璃體表面也有，但一般尺寸較小。莫來石均由液相析晶所構成，呈針狀自形晶結合體。
在XRD的特征曲線上，可以明顯地識別莫來石，d值為5.977，3.404，2.552，2.125，1.707，1.527等均為莫來石特征峰。
粉煤灰中AI2O3含量高時，形成的莫來石增多。表1-9所示的粉煤灰樣品中莫來石含量為14.6%~31.4%，粉煤灰一般含莫來石11.3%~36.3%。莫來石熔點為1810℃，相對密度為3，為6。由于莫來石硬度大，粉磨較困難。莫來石的活性比玻璃體要小。
磁鐵礦和赤鐵礦是鐵珠的主要組成部分。磁鐵礦中含有大量液相析晶，包括十字樹枝狀骸晶，他形及自行狀晶。赤鐵礦大部分是磁鐵礦在高溫下進一步氧化而成的，多分布于磁鐵礦邊緣，形成包邊結構。在少數(shù)鐵珠中有方鐵礦晶體析出，呈立方自形粒狀晶。在鐵珠邊緣有少量褐鐵礦。
磁鐵礦和赤鐵礦在正交偏光下，可以很容易地進行鑒定，XRD的特征曲線也比較明顯，d值2.703，2.552，1.603，1.7者屬磁鐵礦；d值為2.510，2.201，1.444者屬赤鐵礦。含量一般在5%~10%左右。
粉煤灰中帶有的原生礦物石英呈棱角狀，不規(guī)則顆粒較大顆粒達0.33mm。以鱗石英（d—石英）為主，熔點1670℃。含量6%左右。
石墨為不透明的晶質礦物，主要是由原煤中未燃燒部分的碳形成的。反光下為長條狀，雜亂分布，反射色為灰黃色，反射率為17%。
原煤中含有一定量的CaO、MgO，在燃燒中很容易和SiO2反應生成硅酸鹽，因此，當粉煤灰含鈣量高時，本身有一定的水硬性。
5．粉煤灰的需水量比
粉煤灰需水量比是按規(guī)定的水泥標準砂漿流動性試驗方法，以30%的粉煤灰取代硅酸鹽水泥時所需的水量與硅酸鹽水泥標準砂漿需水量之比。這個性質能在一定程度上反映粉煤灰物理性質的優(yōu)劣。較劣粉煤的需水量比往往高達120%以上，優(yōu)質粉煤灰則可能在90%以下。
6．粉煤灰的火山灰活性
所謂火山灰活性是沿用天然火山灰材料能在常溫下與石灰起化學反應，生成具有膠凝性能的水化產(chǎn)物的性能。粉煤灰火山灰活性的評定，大多采用“抗壓強度比”試驗法，這種方法是從傳統(tǒng)的水泥或消石灰砂漿強度試驗法改進而確立的，即根據(jù)所摻粉煤灰對水泥砂漿或對消石灰砂漿強度的貢獻來評定粉煤灰活性的高低。有關情況將在以后的章節(jié)中介紹。
7．粉煤灰中的微量元素
南京大學翟建平等人對華能南京電廠電收塵器第一電場至第五電場的粉煤灰進行了微量元素分析，頗具代表性。詳見表1-10。
由表1-10可知，由于H1~H5的粉煤灰的細度逐漸變細，細粒徑灰粒的比表面積、表面活性和吸附能力均較大，從而導致絕大多數(shù)微量元素趨向在細粒徑灰中富集，其中尤以As和Se的富集程度較高，分別可達7.28倍和5.47倍，其余元素的富集程度介于1.5~3.0倍之間。細粒徑灰的微量元素總量也要比粗粒役灰高，如五電場灰所含微量元素總量幾乎是一電場的2倍。而從表1-7可知，5個電場粉煤灰的化學成分基本相似，采集樣品也是在同一時間內(nèi)，煤的燃燒工況也幾乎相同。因此在粉煤灰綜合利用中這是一個值得重視的現(xiàn)象。
不同電場粉煤灰中微量元素含量（10-6） 表1-10
|
樣號 |
As |
Ba |
Co |
Sc |
Cu |
Ga |
Ge |
Hf |
Mo |
Nb |
Ni |
Pb |
Rb |
Th |
|
H1 |
3.2 |
782 |
24 |
10.5 |
91 |
42 |
8.8 |
18 |
6.5 |
36 |
41 |
68 |
46.5 |
44 |
|
H2 |
6.9 |
971 |
30 |
22.0 |
104 |
52 |
10.4 |
20 |
6.4 |
37 |
49 |
82 |
45.0 |
21 |
|
H3 |
9.2 |
1000 |
34 |
25.4 |
120 |
69 |
12.8 |
24 |
9.7 |
43 |
59 |
112 |
47.1 |
56 |
|
H4 |
13.4 |
683 |
44 |
29.9 |
146 |
92 |
15.8 |
32 |
10.2 |
54 |
75 |
164 |
44.7 |
74 |
|
H5 |
23.3 |
1222 |
46 |
32.1 |
155 |
105 |
16.7 |
31 |
14.5 |
54 |
79 |
181 |
45.6 |
75 |
|
樣號 |
Sr |
Li |
U |
V |
Mn |
W |
Zr |
Y |
Zn |
Be |
Cr |
Se |
∑ |
|
|
H1 |
924 |
325.1 |
6.9 |
137 |
160.8 |
12 |
437 |
59 |
50 |
6.0 |
32 |
20.3 |
3391.6 |
|
|
H2 |
1127 |
400.7 |
8.3 |
170 |
257.7 |
12 |
473 |
63 |
63 |
7.0 |
32 |
29.2 |
4135.6 |
|
|
H3 |
1356 |
440.0 |
10.5 |
210 |
222.6 |
12 |
541 |
80 |
82 |
8.0 |
24 |
51.4 |
4658.7 |
|
|
H4 |
1814 |
615.8 |
11.6 |
221 |
167.6 |
16 |
683 |
98 |
102 |
9.5 |
23 |
63.9 |
5303.4 |
|
|
H5 |
1799 |
613.9 |
15.0 |
267 |
239.8 |
16 |
707 |
98 |
153 |
9.9 |
17 |
110.0 |
6127.8 |
|
注：樣號H1~H5的粉煤灰分別取自靠近鍋爐的第一電場（H1）至較遠離鍋爐的第五電場（H5）等5個電場。
[page]
粉煤灰的放射性
大劑量、高密度放射性核素的照射能顯著地致害人類，小劑量輻射往往被忽視。接觸過放射性物質的人員，包括核動力廠、鈾加工廠、油天然放射物探井人員等，盡管他們工作環(huán)境的輻射劑量低于較大容許核素劑量水平0.055Va-1,，但他們血樣淋巴的染色體畸變率仍高于一般人。
某些天然輻射，傳統(tǒng)公認的“正?！闭丈洌械囊噙_到了非常嚴重的程度。例如，在美國愛達荷州，過去一直采用硅酸鋁渣鋪路造房，屬天然輻射的“正?！闭丈?。但進來用儀器測試顯示：公路、住房上空的γ吸收劑量遠高與其他地區(qū)。瑞典用含礬頁巖多孔混凝土建房有長久歷史，房屋內(nèi)放射性氡的等效平均濃度高達260Bq/m3，為國際放射性防護委員會提出的上限值100Bq/m3的2.6倍。我國用石渣建房也出現(xiàn)過類似問題。
總之，對于能夠形成長期輻射的建筑材料核素危害不可掉以輕心。中國科學院山西煤炭化學研究所副研究員張昌鳴先生對粉煤灰的放射性及相關問題進行了系統(tǒng)研究，使我們對粉煤灰的放射性有一個較全面的認識。
1.粉煤灰中的放射性物質
(1)放射性物質的起源
粉煤灰中的放射性物質起源于原煤。像自然界的大多數(shù)物資一樣，原煤中也含有天然存在的原生放射性核素。一般天然放射性核素在煤中的含量低于地殼的含量，但由于火山源的反常放射性超負荷浸漬以及其他原因，某些煤層也會有高度的反射性核素。
(2)原煤中放射性核素概況
①我國和世界各國的比較
以226Ra（Bq/Kg）衡量，對于近20個國家的煤樣進行比較，將其中4個較高值和4個較低值列表，如表1-11所示，煤中放射性核素含量較高的國家是巴西，其次是澳大利亞、南非和印度，較低是美國懷俄明。按產(chǎn)量加權平均值，其他國家為41.5， 我國為36。我國原煤的放射性核素量比國外稍低。
幾個典型國家煤中放射性核素含量（Bq*Kg） 表1-11
|
序號 |
煤樣來源國 |
226Ra |
232Th |
40K |
|
1 |
美國（懷俄明） |
0.32 |
|
|
|
2 |
匈牙利 |
1.5 |
|
|
|
3 |
德國（西部褐煤） |
﹤10 |
﹤7 |
15 |
|
4 |
意大利（中部褐煤 |
4~5 |
70~120 |
15~25 |
|
5 |
印度 |
25 |
26 |
440 |
|
6 |
南非 |
30 |
20 |
110 |
|
7 |
巴西 |
100 |
67 |
370 |
|
8 |
澳大利亞 |
30~48 |
|
|
②我國幾個典型省的比較
仍以226Ra（Bq*Kg-1）衡量，各?。ㄗ灾螀^(qū)）煤的放射性核素含量較高的是廣西，高達313，其次是江蘇（54），新疆較低（6.6），產(chǎn)煤大省山西的煤核素含量處于較低水平。表1-22是8個典型?。▍^(qū)）的數(shù)據(jù)。
我國8個典型省（區(qū)）煤中反射性核素含量（Bq *Kg-1） 表1-22
|
序號 |
?。▍^(qū)）名稱 |
統(tǒng)配礦年產(chǎn)量 （104t） |
226Ra （按產(chǎn)量加權） |
232Th （按產(chǎn)量加權） |
40K （按產(chǎn)量加權） |
|
1 |
新疆 |
394 |
6.6 |
8.9 |
0.64 |
|
2 |
青海 |
34 |
17 |
25 |
0.81 |
|
3 |
山西 |
6385 |
24 |
25 |
0.68 |
|
4 |
黑龍江 |
3887 |
23 |
25 |
1.40 |
|
5 |
江蘇 |
1561 |
54 |
25 |
0.75 |
|
6 |
江西 |
646 |
60 |
47 |
2.60 |
|
7 |
寧夏 |
898 |
62 |
26 |
0.97 |
|
8 |
廣西 |
387 |
313 |
59 |
1.80 |
（3）粉煤灰中的放射性核素
①粉煤灰的放射性濃度與原煤的放射性核素含量的關系
粉煤灰的放射性濃度與煤種有一定的依存關系，放射性濃度高的原煤，其粉煤灰的放射性也高，但是，粉煤灰的放射性濃度高于其原煤的放射性濃度。
粉煤灰放射性核素含量不僅受煤的燃燒工藝控制條件的影響。這是因為沒燃燒時使天然發(fā)射性物質部分向環(huán)境排放，引起放射性物質再分布，分布過程的多種影響因素又到導致放射性核素含量的波動。據(jù)波蘭文獻報道，某電廠粉煤灰226Ra的波動值竟高達63 ~610。但一般情況下，波動值不會這么大。
②國外粉煤灰反射性核素濃度
從20多個國家的粉煤灰樣品選取4個放射性核素濃度較高值和4個較低值列表如表1-13。由表中數(shù)據(jù)可知，其較高值與較低值傾向與原煤的核素濃度大體是一致的。由于美國懷俄明原煤的放射性核素較低，其粉煤灰中的放射性核素含量也較低。
幾個國家典型灰樣的放射性核素濃度（Bq*Kg-1） 表1-13
|
序號 |
粉煤灰產(chǎn)地 |
226Ra |
232Th |
40K |
|
1 |
美國（懷俄明） |
30 |
|
|
|
2 |
意大利中部 |
40~70 |
300 |
|
|
3 |
美國拉契牙 |
70 |
52 |
780 |
|
4 |
德國褐煤（1） |
70 |
40 |
100 |
|
5 |
匈牙利 |
20~560 |
|
|
|
6 |
德國褐煤（2） |
200 |
100 |
300 |
|
7 |
澳大利亞 |
580 |
|
|
|
8 |
波蘭 |
63~610 |
33~320 |
|
③我國粉煤灰的放射性
由于粉煤灰中放射性核素含量波動范圍大，我國關于粉煤灰中放射性核素的系統(tǒng)測試缺少報道。現(xiàn)將河南省環(huán)保研究所對粉煤灰及其制品中的放射性測試結果列于表1-14。
粉煤灰及制品中放射性測定結果 表1-14
|
序號 |
樣品名稱 |
燃燒的煤種 |
總α比放射性 （Ci*Kg-1） |
總β比放射性 （Ci*Kg-1） |
總比放射性 （Ci*Kg-1） |
|
一、 |
河南粉煤灰 |
|
|
|
|
|
1、鄭州電廠 |
義馬、新密煤 |
1.30×10-8 |
1.59×10-8 |
2.89×10-8 |
|
|
2、洛陽電廠 |
新安、義馬煤 |
1.38×10-8 |
2.42×10-8 |
3.80×10-8 |
|
|
3、平頂山電廠 |
平頂山煤 |
2.78×10-8 |
1.90×10-8 |
4.68×10-8 |
|
|
4、焦作電廠 |
亞東南煤 |
2.98×10-8 |
2.35×10-8 |
5.33×10-8 |
|
|
5、新鄉(xiāng)電廠 |
鶴壁煤 |
2.78×10-8 |
2.05×10-8 |
4.83×10-8 |
|
|
6、商丘電廠 |
義馬、新密煤 |
0.93×10-8 |
1.80×10-8 |
2.73×10-8 |
|
|
7、信陽電廠 |
平頂山、新密煤 |
0.84×10-8 |
2.25×10-8 |
3.09×10-8 |
|
|
8、周口電廠 |
平頂山、義馬煤 |
0.90×10-8 |
2.08×10-8 |
2.98×10-8 |
|
|
9、汴梁電廠 |
義馬、新密煤 |
0.90×10-8 |
1.86×10-8 |
2.76×10-8 |
|
|
10、姚孟電廠 |
平頂山煤 |
2.25×10-8 |
1.92×10-8 |
4.17×10-8 |
|
|
11、許昌電廠 |
禹州煤 |
2.08×10-8 |
1.76×10-8 |
3.84×10-8 |
|
|
12、鄭州三電廠 |
義馬、新密煤 |
1.28×10-8 |
1.36×10-8 |
2.64×10-8 |
|
|
二、 |
其它地區(qū)粉煤灰 |
|
|
|
|
|
1、廣州電廠 |
|
3.93×10-8 |
3.20×10-8 |
7.13×10-8 |
|
|
2、貴陽電廠 |
|
4.29×10-8 |
3.69×10-8 |
7.87×10-8 |
|
|
3、重慶電廠 |
|
4.11×10-8 |
3.76×10-8 |
7.87×10-8 |
|
|
4、株洲電廠 |
|
3.61×10-8 |
3.27×10-8 |
6.88×10-8 |
|
|
5、萍鄉(xiāng)電廠 |
萍鄉(xiāng)煤 |
2.44×10-8 |
2.98×10-8 |
5.42×10-8 |
|
|
三、 |
河南粉煤灰制品 |
|
|
|
|
|
1、鄭州灰渣砌塊 |
|
2.14×10-8 |
2.31×10-8 |
4.45×10-8 |
|
|
2、鄭州粉煤灰加氣混凝土砌塊（摻70%粉煤灰） |
|
|
|
|
|
|
|
1.28×10-8 |
1.53×10-8 |
2.81×10-8 |
續(xù)表1-14
|
序號 |
樣品名稱 |
燃燒的煤種 |
總α比放射性 （Ci*Kg-1） |
總β比放射性 （Ci*Kg-1） |
總比放射性 （Ci*Kg-1） |
|
|
四 |
相比較的鄭州 |
|
|
|
|
|
|
其他建筑材料 |
|
|
|
|||
|
1.鄭州黏土磚 |
1.44×108 |
1.86×108 |
3.30×108 |
|||
|
2.灰砂磚 |
1.35×108 |
1.55×108 |
2.90×108 |
|||
|
3.土壤 |
1.87×108 |
1.09×108 |
2.96×108 |
|||
注：河南環(huán)保所系統(tǒng)按“GBJ8-74”《放射性防護規(guī)定》進行檢測，按該標準，總比放射性《10.00×10-8CI*kg-1為合格。
﹙4﹚對我國粉煤灰放射性核素水平的評估
①建筑材料中放射性含量的允許極限
不同國家對放射性含量的允許極限計算方法不同，例如，按原蘇聯(lián)國家輻射防護委員會的規(guī)定，工業(yè)廢渣中放射性含量濃度應滿足下式要求，其使用等不受限制。
式中 C40K、C226Ra、C232Th─分別為40K、226Ra、232Th的濃度，Bq*Kg-1。
我國制定的建筑材料放射性衛(wèi)生防護標準（GB6566-86），對用與住房和公共生活用房的建筑材料，要求同時滿足下述兩式：
②對于山西省典型粉煤灰中放射性核素含量的測試及評價
中科院山西煤炭化學研究所張昌鳴副研究員列出兩組山西省典型粉煤灰放射性核素含量的測定及K值計算結果，見表1-15。根據(jù)國家標準規(guī)定，K1與K2均小于1.0，這種粉煤灰在使用時不受限制。由于在生產(chǎn)建筑制品時，還需混合其他天然物料，因此終制成的建筑制品，其放射劑量會進一步減弱。
山西省典型粉煤灰的放射性核素含量（單位：Bq*Kg） 表 1-15
|
組別 |
總α |
總β |
226Ra |
232Th |
40K |
K1值 |
K2值 |
|
1 |
1.8×10 |
10×10 |
90.1 |
92 |
174 |
0.451 |
0.647 |
|
2 |
2.0×10 |
9.6×10 |
89.9 |
86 |
152 |
0.449 |
0.621 |
|
平均 |
1.9×10 |
9.8×10 |
89.9 |
94 |
163 |
0.450 |
0.643 |
③對于我國粉煤灰放射性核素水平的評估
由于我國原煤中放射性核素含量除廣西外普遍低于世界其他國家，因而粉煤灰中的放射性核素含量也較低；一般均在國家標準規(guī)定的限度之內(nèi)，應用于生產(chǎn)房建材料的前景是樂觀的。盡管如此，任何一家房建材料廠在建廠時仍應按國家規(guī)定，對所用粉煤灰放射性核素的含量進行測定，確定其可用性。
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