普通粉煤灰和高铝粉煤灰在氧化铝含量、化学组成、矿物组成、物理性质及资源化利用价值等方面存在显著差异,具体区别如下:
1. 氧化铝含量差异
普通粉煤灰:氧化铝(Al₂O₃)含量通常在16.5%至35%之间,平均值约为27.1%。
高铝粉煤灰:氧化铝含量超过37%,部分可达40%至50%,接近中低品位铝土矿(55%至65%)的含量,是普通粉煤灰的近两倍。
2. 化学组成与矿物组成
普通粉煤灰:
主要成分:二氧化硅(SiO₂,40%至60%)、氧化铝(Al₂O₃,15%至40%)、氧化铁(Fe₂O₃,5%至15%),以及少量氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等。
矿物组成:以玻璃体(50%至80%)为主,包括球形玻璃微珠、多孔颗粒及不规则碎片,晶体矿物主要为莫来石、石英和赤铁矿。
高铝粉煤灰:
主要成分:氧化铝(38%至50%)、二氧化硅(35%至52%)、氧化铁(Fe₂O₃,8%至12%),以及微量稀土金属。
矿物组成:莫来石、刚玉等硅铝质晶体矿物交叉构成基本框架,玻璃相充填其中或覆盖于矿物表面,铝硅比显著高于普通粉煤灰。
3. 物理性质
颜色与形态:
普通粉煤灰:颜色从乳白色至灰黑色不等,含碳量越高颜色越深;颗粒细小,粒径多在1至100微米之间,表面光滑或呈多孔状。
高铝粉煤灰:颜色可能因氧化铝含量高而偏浅,颗粒形态与普通粉煤灰相似,但莫来石等晶体矿物含量更高。
密度与堆积密度:
普通粉煤灰:真实密度约2.1至2.6 g/cm³,堆积密度500至900 kg/m³。
高铝粉煤灰:密度范围与普通粉煤灰相近,但因晶体矿物含量高,密度可能略高。
吸水性与孔隙结构:
普通粉煤灰:多孔颗粒吸水性强,孔隙率可达50%至70%。
高铝粉煤灰:吸水性与孔隙结构与普通粉煤灰相似,但晶体矿物可能降低孔隙率。
4. 资源化利用价值
普通粉煤灰:
应用领域:主要用于混凝土掺合料、道路工程填筑材料、水泥原料、农业改良土壤等。
价值:作为低技术利用材料,综合利用率已达70%,但高价值元素(如铝、硅)提取效率低。
高铝粉煤灰:
应用领域:作为非传统铝资源,用于提取氧化铝、生产耐火材料、陶瓷材料、矿物聚合材料等。
价值:高铝粉煤灰中氧化铝含量接近铝土矿,具有显著的经济开发价值。例如,内蒙古托克托电厂已建成商业化生产线,利用高铝粉煤灰提取氧化铝。
5. 活性与反应性
普通粉煤灰:
活性来源:主要来自玻璃体中的活性SiO₂和Al₂O₃,在碱性条件下生成水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H),提高混凝土强度。
反应性:反应速度较慢,早期强度增长低,但后期强度发展良好。
高铝粉煤灰:
活性来源:高含量氧化铝和莫来石晶体矿物赋予其更高的火山灰活性,但部分氧化铝以稳定晶体形式存在,需通过机械活化或化学激发提高反应性。
反应性:在强碱条件下反应更剧烈,生成的水化铝酸钙含量更高,适用于快速硬化材料。