徐正坦， 翁仁貴

（福建工程學(xué)院 環(huán)境與設(shè)備工程系，福建 福州 350108）

0 引 言

南方某發(fā)電廠一期規(guī)模500t／d，裝備2臺250t／d循環(huán)流化床焚燒爐，每天產(chǎn)生的粉煤灰量為50t。粉煤灰是人工火山灰質(zhì)混合材料，它們的主要化學(xué)成分有SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3等無機(jī)物質(zhì)[1]。粉煤灰本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當(dāng)以粉狀及有水存在時，能在常溫，特別是在水熱處理（蒸汽養(yǎng)護(hù)）條件下，與氫氧化鈣或其它堿土金屬氫氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有水硬膠凝性能的化合物，質(zhì)地堅(jiān)硬，具有一定強(qiáng)度，有機(jī)質(zhì)含量低、堅(jiān)固性好，屬于具有高多孔率、與天然礦物質(zhì)有相似成分、吸水性較高的輕質(zhì)材料，同時滿足建筑材料的大多數(shù)工程特性要求。

循環(huán)流化床鍋爐是一種燃燒效率高、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、對熱負(fù)荷變化適應(yīng)范圍大、污染物排放量較少，在燃燒中摻入了石灰石且易于在鍋爐燃燒過程中實(shí)現(xiàn)脫硫脫氮而達(dá)到環(huán)保要求的鍋爐爐型[2]。

隨著循環(huán)流化床（CFBC）鍋爐技術(shù)的推廣，其粉煤灰排放量大幅度增長，給環(huán)境帶來巨大壓力。蒸壓循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊的生產(chǎn)工藝主要是以循環(huán)流化床粉煤灰、砂子為集料、水泥為膠結(jié)料，經(jīng)原材料制備、配料、混合攪拌、成型、蒸汽高壓養(yǎng)護(hù)而成為硅酸鹽建筑制品[3]。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原材料和儀器設(shè)備

1.1.1 循環(huán)流化床粉煤灰

循環(huán)流化床粉煤灰的化學(xué)組成見表1。

表1 CFB粉煤灰化學(xué)組成

XRD衍射圖如圖1所示。

圖1 循環(huán)流化床粉煤灰XRD圖

粒度分布表見2。

表2 循環(huán)流化床粉煤灰粒度分布表

1.1.2 其它原料及儀器設(shè)備

普通硅酸鹽水泥，代號P·O，強(qiáng)度等級32.5，永安市融盛水泥有限公司；

砂子，河砂，經(jīng)過20目過篩；

Na2SiO3·9H2O，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑三廠；

模具，100mm×100mm×100mm；

振篩機(jī)；

YZF－2A型壓蒸釜，無錫市麥拓建材檢測儀器有限公司；

NYL－300型壓力試驗(yàn)機(jī)，無錫市建筑材料儀器機(jī)械廠。

1.2 蒸壓循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊組分確定

在研究循環(huán)流化床粉煤灰課題中，課題組人員對循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。本實(shí)驗(yàn)所采用的蒸壓循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊組分為：循環(huán)流化床粉煤灰650g、水泥150g、砂子200g、激發(fā)劑Na2SiO3·9H2O 24g、水520g[4]。

1.3 坯體的制備

本研究采用蒸壓法制備蒸壓循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊，以“粉煤灰－砂子－水泥”體系的蒸壓循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊生產(chǎn)工藝流程為：經(jīng)篩分的砂及粉煤灰；水泥和水分別經(jīng)計量－混合攪拌－成型－蒸壓養(yǎng)護(hù)－成品[5]。

1.4 性能測試

采用GB／T2542－2003砌墻磚試驗(yàn)方法中提供的方法測試樣品的抗壓強(qiáng)度。

2 研究方法

2.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計

同一切反應(yīng)一樣，CaO和SiO2之間的反應(yīng)隨溫度升高而加速。此時，水化硅酸鹽新生產(chǎn)物增多，制品強(qiáng)度增高[6]。

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，選用三水平四因素的正交實(shí)驗(yàn)L9（34）方案，因素水平表見表3。

表3 正交實(shí)驗(yàn)因素和水平的設(shè)計

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

相應(yīng)于表3，以蒸壓循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度為考核指標(biāo)，測試結(jié)果以及指標(biāo)的極差分析見表4。

表4 正交試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3 極差分析

極差R是同一列3個水平的最大值與最小值之差，極差大的意味著該因素對測定指標(biāo)的影響大，通常是主要影響因素；極差小，則意味著該因素的影響程度小，是次要影響因素。由表4正交試驗(yàn)極差分析結(jié)果可以看出，在蒸壓養(yǎng)護(hù)制度中，影響CFB粉煤灰混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的主要因素為升溫時間，其次是恒溫時間，即因素的主次順序?yàn)椋荷郎貢r間＞恒溫時間＞降溫時間＞恒溫壓力?？梢源_定最佳的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度為：升溫時間3h、恒溫時間6h、恒溫壓力1MPa、降溫時間為1.5h。

3 結(jié) 語

綜上所述，通過正交實(shí)驗(yàn)不僅可以找出蒸壓養(yǎng)護(hù)制度中4個因素影響CFB粉煤灰混凝土試塊強(qiáng)度的主要因素與次要因素，而且還可以確定最優(yōu)的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度。為實(shí)際生產(chǎn)循環(huán)流化床粉煤灰混凝土砌塊提供了科學(xué)的參考依據(jù)。

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