粉煤灰是现代燃煤电厂的副产品。在燃煤供热发电过程中，一定细度的煤粉在煤粉炉中高温燃烧时，被烟气带出，由除尘器收集。随着电力工业的快速发展，粉煤灰的排放量急剧增加。粉煤灰的排放造成了严重的空气污染、土壤污染和水污染，而作为二次资源，粉煤灰是可以回收利用的。因此，它已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，也是解决电力生产与环境污染之间矛盾的任务之一。利用粉煤灰生产超轻球团是粉煤灰综合利用的新突破。利用冶金工业中的球团焙烧技术，将粉煤灰制粒焙烧，使其成为具有一定抗压强度、低密度的球团，用作抗震建筑和桥梁工程中的骨料。本文研究了利用粉煤灰生产超轻球团的影响因素，并对生产的超轻球团的相关性能进行了测定。
一、测试原材料及方案
(1)测试原材料
试验中使用的粉煤灰取自鞍钢发电厂，其化学成分如表1所示。
表1飞灰的化学成分
影响粉煤灰球团质量的因素很多。试验考察了焙烧温度、焙烧时间、粘土含量和木屑含量四个因素，每个因素选取三个水平。正交试验因子的水平如表2所示。
表2因素水平表
在造球过程中，水的加入量应适当，一般控制在30%左右；造粒时间为15分钟；；小球直径应控制在6 ~ 12mm。造球后，生球在150℃干燥2小时以除去水分，然后在电炉中烘烤。焙烧时，球团直接放入焙烧区。
二、测试结果及讨论
(1)正交试验
正交试验安排和结果见表3。
表3正交试验结果
从表3可以看出，影响抗压强度的因素依次是焙烧时间、焙烧温度、木屑添加量和粘土添加量；最佳试验条件为:粘土4%，锯末0.2%，焙烧温度1200℃，焙烧时间10min。
(2)优化测试
根据正交试验结果，确定了最佳试验条件，即粘土和锯末的添加量分别为4%和0.2%，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为10min。按此优化条件进行实验，但焙烧后球团相互粘结变形，抗压强度无法测定。这主要是由于原料在1200℃时形成SiO2、Fe2O3等低熔点化合物，产生液相，使球团变形。然而，颗粒中的粘土含量很低，以至于颗粒不能保持其原始形状。因此，将焙烧温度降低到1100℃，并确定了最佳试验条件:粘土含量4%，木屑添加量0.2%，焙烧温度1100℃，焙烧时间10 min。根据重新确定的优化条件，球团的平均抗压强度为1.21kN
根据新确定的优化条件，粘土起粘结作用，添加量为4%时，材料的球形度增强；飞灰中碳的质量分数为16.46%，主要用于焙烧时为球团内部提供热源，节约能耗。此外，飞灰中的碳也会在焙烧过程中在球团中形成大量孔隙，从而降低球团密度。木屑的添加量为0.2%，可以进一步降低颗粒的密度。然而，随着颗粒密度的降低，颗粒的抗压强度也降低。
另外，焙烧冷却后，球团表面被粉化，对强度有一定影响。
(3)补充测试
为了进一步提高球团矿的强度，进行了补充试验。在不添加锯末的情况下，焙烧过程中飞灰中碳形成的孔隙降低了球团的密度。结果，球团矿的抗压强度明显提高，平均为1.43kN；向粉煤灰中加入少量硼酸(BHO3 _ 3)以防止球表面粉化。因此，补充试验条件确定为:粘土含量4%，硼酸添加量0.005%，焙烧温度1100℃，焙烧时间10 min。
实验中，微量硼酸的加入完全抑制了球团矿的粉化，增加了球团矿的表面光泽度，明显提高了抗压强度。硼酸分散在粉煤灰中，与粉煤灰充分接触，焙烧时与氧化物形成固溶体，增强了粉煤灰的粘结性，从而提高了球体的强度。
(4)密度的测定
从表3中可以看出，在第3、第4和第7组试验中颗粒的抗压强度较高，因此测量了第3、第4和第7组中颗粒的密度。结果表明，第三组球团的密度为0.72g/cm3；第4组的芯块密度为1.08克/立方厘米；第7组的颗粒密度为0.87克/立方厘米。根据重新确定的优化试验，球团的平均密度为0。81g/cm3。在补充试验中，颗粒的平均密度为0.88g/cm3。
球的密度在0.70至1.10克/立方厘米之间。就密度而言，这种颗粒可以用作建筑中的轻质骨料。
三。结论
(1)粉煤灰可用于生产超轻球团。在粘土含量为4%，硼酸添加量为0.005%，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为10min的条件下，所得球的密度为0.88g/cm3，抗压强度为1.43 kN，符合建筑材料的一般要求。
(2)粉煤灰中添加锯末可以降低球团密度，但抗压强度也降低。
(3)粉煤灰中添加硼酸可以抑制球团矿的粉化，使焙烧球团矿具有良好的强度指标。硼酸作为硼酸粉煤灰的添加剂，在粉煤灰中高度分散，能有效抑制焙烧球团的粉化，是一种理想的粘结添加剂。
