張亞濤，鄭繼，秦嶺

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽蚌埠 233000）

粉煤灰燒失量測定方法探討＊

張亞濤，鄭繼，秦嶺

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽蚌埠 233000）

按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1596-2005中方法檢測粉煤灰燒失量，發(fā)現(xiàn)存在檢測結(jié)果為負(fù)值的現(xiàn)象，為了解釋該現(xiàn)象，完善針對該類粉煤灰燒失量的檢測方法，以及給出該檢測方法的適用條件，分別按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008和GB 6730.8-1986對灼燒［（950±25）℃］前后粉煤灰中硫化物和亞鐵含量進(jìn)行測定，同時(shí)對灼燒后粉煤灰的顏色不同進(jìn)行分析。結(jié)果表明，粉煤灰中亞鐵是引起粉煤灰燒失量為負(fù)值的主要原因，亞鐵含量與灼燒后粉煤灰顏色有一定相關(guān)性，對于灼燒后為紅棕色的粉煤灰，應(yīng)對灼燒前粉煤灰中亞鐵含量進(jìn)行測定，視其對燒失量的影響程度，決定是否對燒失量進(jìn)行校正。

粉煤灰；燒失量；硫化物；亞鐵含量

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收集下來的細(xì)灰，其燒失量主要是指其在高溫燃燒過程中未燃盡碳，以及少量結(jié)晶水、碳酸鹽分解出的二氧化碳、硫酸鹽分解出的二氧化硫和有機(jī)雜質(zhì)等的含量［1-3］。粉煤灰用于混凝土中時(shí)，燒失量大的粉煤灰（一般含碳量大），其需水量比就大，相同配比和原材料條件下，新拌混凝土工作性就較差［4-8］；粉煤灰中未燃碳極易在自身表面形成一層憎水膜，阻止氫氧化鈣與其中活性成分的反應(yīng)，降低粉煤灰的活性（或膠凝系數(shù)），對混凝土強(qiáng)度造成不利影響［9-11］；未燃碳對混凝土中一些具有表面活性的外加劑有較強(qiáng)的吸附作用，致使所加外加劑效用降低［9，12-13］；另外，使用大燒失量粉煤灰的混凝土，其后期有增大體積收縮量，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，影響混凝土的耐久性［12-13］?？傊勖夯覠Я康拇笮?，極大地影響著摻加了粉煤灰混凝土的強(qiáng)度、耐久性和外加劑用量等。因此準(zhǔn)確測定粉煤灰的燒失量，顯得尤為重要。

根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1596-2005 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的規(guī)定，粉煤灰燒失量的檢測方法需參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008 《水泥化學(xué)分析方法》中的第8章“燒失量的測定——灼燒差減法”，方法摘要：試樣在（950±25）℃的高溫爐中灼燒，驅(qū)除二氧化碳和水分，同時(shí)將存在的易氧化的元素氧化（通常礦渣硅酸鹽水泥應(yīng)對由硫化物氧化引起的燒失量的誤差進(jìn)行校正，而其它元素氧化引起的誤差可忽略不計(jì)）。筆者按照上述方法對當(dāng)?shù)赜写硇缘?種粉煤灰進(jìn)行燒失量測定時(shí)，發(fā)現(xiàn)燒失量測定結(jié)果有負(fù)值的現(xiàn)象，針對該現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)分析，最后給出了針對粉煤灰燒失量測定方法的修正措施及其適用情況。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試樣

箱式電阻爐：5-12型，上海路達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

電子天平：AL104型，精度為0.000 1 g，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101-2型，北京科偉永興儀器有限公司；

干燥器：210 mm型，山東浩中化工科技有限公司；

粉煤灰樣品：安徽宿州產(chǎn)F類Ⅱ級粉煤灰（編號為A）、安徽蚌埠產(chǎn)F類Ⅱ級粉煤灰（編號為B）和安徽淮南產(chǎn)F類Ⅱ級粉煤灰（編號為C）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

將粉煤灰試樣在（105±5）℃環(huán)境中烘至恒重，稱取約1 g（精確至0.000 1 g）試樣，放入已經(jīng)于（950±25）℃灼燒至恒重且在干燥器中冷卻至室溫的瓷坩堝中，將坩堝蓋斜置于坩堝上，放在箱式電阻爐內(nèi)（盡量放置于爐的中心位置），由低溫開始逐漸升高溫度，在（950±25）℃下灼燒15～20 min，取出坩堝置于干燥器中，冷卻至室溫，稱量，反復(fù)灼燒，直至恒重［14］。

粉煤灰燒失量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按式（1）計(jì)算。

式中：W——燒失量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

m1——烘干試樣質(zhì)量，g；

m2——灼燒后試樣的質(zhì)量，g。

2　結(jié)果與討論

2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008中的第8章“燒失量的測定——灼燒差減法”，測得A、B和C樣燒失量結(jié)果如表1所示。

表1　粉煤灰燒失量

2.2結(jié)果分析

粉煤灰燒失量一般為正值，但A樣燒失量為負(fù)值，即粉煤灰試樣灼燒后出現(xiàn)質(zhì)量增加的現(xiàn)象。一般該現(xiàn)象出現(xiàn)于礦粉、礦渣硅酸鹽水泥和摻入大量礦渣的其它水泥燒失量的測定（原因是硫化物氧化引起的質(zhì)量增加）［14-15］，查閱粉煤灰燒失量相關(guān)文獻(xiàn)資料，沒有發(fā)現(xiàn)針對該現(xiàn)象的解釋。于是，筆者假定粉煤灰燒失量為負(fù)值現(xiàn)象也是由于一些物質(zhì)氧化引起的，根據(jù)粉煤灰的主要成分分析，S和Fe兩種元素的可能性比較大（S2-氧化為SO42-和FeO氧化為Fe2O3時(shí)均增加了O）。因此首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008中的方法，對粉煤灰試樣進(jìn)行硫化物測定（以SO3含量計(jì)）；然后再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 6730.8-1986 《鐵礦石化學(xué)分析方法 重鉻酸鉀容量法測定亞鐵量》，測定粉煤灰中亞鐵含量。

2.2.1硫化物含量的測定

對（950±25）℃下灼燒前后的粉煤灰試樣進(jìn)行硫化物的測定，參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008中第10章——“三氧化硫的測定——硫酸鋇重量法（基準(zhǔn)法）”，測定結(jié)果如表2所示，硫化物（以SO3含量計(jì)）對粉煤灰燒失量影響校正按式（2）計(jì)算。

式中：W'——校正后燒失量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

W——同公式（1）；

0.8——修正系數(shù)，即S2-氧化為SO42-時(shí)增加的氧與SO3的摩爾質(zhì)量比；

W后——灼燒后試料中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

W前——灼燒前試料中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

表2　粉煤灰中硫化物對燒失量的影響

從表2中修正值數(shù)據(jù)可以看出，S不是引起A樣燒失量變?yōu)樨?fù)值的原因，并且灼燒前后粉煤灰中硫化物含量的變化，對燒失量的影響很小，可以忽略不計(jì)。因此安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰燒失量試驗(yàn)結(jié)果可以不考慮硫化物氧化的影響。

2.2.2亞鐵含量的測定

對（950±25）℃下灼燒前后粉煤灰試樣進(jìn)行亞鐵含量的測定，參照標(biāo)準(zhǔn)GB 6730.8-1986中方法，結(jié)果如表3所示。亞鐵含量對粉煤灰燒失量影響校正按式（3）計(jì)算。

式中：W'，W——同公式（2）；

0.143——修正系數(shù)，即FeO氧化為Fe2O3時(shí)增加的O與Fe的摩爾質(zhì)量比；

W'前——灼燒前試料中亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

W'后——灼燒后試料中亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

表3　粉煤灰中亞鐵含量對燒失量的影響

從表3中可以看出，亞鐵含量是A樣燒失量為負(fù)值的主要原因，且亞鐵含量對另外兩種粉煤灰試樣的燒失量也有一定程度的影響，因此在針對燒失量測定值有爭議時(shí)，安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰最好進(jìn)行亞鐵含量測定；灼燒后試樣中不含亞鐵的原因?yàn)閬嗚F在空氣中高溫時(shí)，全部被氧化為三價(jià)鐵，因此式（3）可以用式（4）表示。

2.2.3燒失量進(jìn)行修正的條件

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 176-2008中第12章“三氧化二鐵的測定——EDTA直接滴定法（基準(zhǔn)法）”，對灼燒前后粉煤灰試樣進(jìn)行三氧化二鐵含量的測定，并且把灼燒前后各粉煤灰試樣的顏色進(jìn)行比對，結(jié)果如表4所示。

表4　粉煤灰中三氧化二鐵含量與顏色間關(guān)系

從表4中可以看出，粉煤灰試樣灼燒后，顏色的深淺與其中三氧化二鐵含量（FeO氧化成的Fe2O3和原有的Fe2O3之和）的多少直接相關(guān)，而灼燒前則看不出該現(xiàn)象。對照表3和表4可以看出，粉煤灰試樣灼燒后顏色為紅棕色時(shí)，其亞鐵含量較大，因此對于安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰，灼燒后顏色為紅棕色時(shí)，建議對灼燒前粉煤灰中亞鐵含量進(jìn)行測定，視其對燒失量的影響程度，決定是否對燒失量進(jìn)行校正。

3　結(jié)語

測定粉煤灰燒失量時(shí)，建議加入亞鐵氧化對結(jié)果產(chǎn)生誤差的修正部分；針對安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰，在對燒失量有爭議或灼燒后顏色為紅棕色時(shí)，建議測定灼燒前試樣中亞鐵含量，根據(jù)其對燒失量影響程度，決定是否對燒失量值進(jìn)行修正。

［1］ 鄧初首.粉煤灰品質(zhì)指標(biāo)的解讀與灰質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的分析［J］.混凝土，2004（12）∶ 16-18.

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［14］ GB/T 176-2008 水泥化學(xué)分析方法［S］.

［15］ GB/T 18046-2008 用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉［S］.

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Study on Determination Method of Coal Ash's Ignition Loss

Zhang Yatao， Zheng Ji， Qin Ling
（Anhui and Huaihe River Institute of Hydraulic Research， Bengbu 233000， China ）

According to the standard GB/T 1596-2005， the negative phenomenon of coal ash's ignition loss was found. In order to explain this phenomenon and improve the determination method of the ignition loss and provide the applicable conditions of the determination method， the sulfide and ferrous iron content in the original and burned coal ash on （950±25）℃ were determined based on the standard GB/T 176-2008 and GB 6730.8-1986， and the different colors of burned coal ash were analyzed. The results showed that the ferrous iron in coal ash was the main reason for negative of ignition loss， and there were a correlation between ferrous iron content and colors of the burned coal ash. After burning， the ferrous iron content of the red-brown coal ash should be tested and the decision of correction could depend on the ignition loss' error from the ferrous iron content.

coal ash； ignition loss； sulfide； ferrous iron content

O657.99

A

1008-6145（2016）03-0038-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.03.010

*安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院青年科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（KY201404）

聯(lián)系人：張亞濤；E-mail∶ yataozh@163.com

2016-01-12