粉煤灰氨味问题成因的调查研究_黄洪财
中国科技核心期刊
粉煤灰氨味问题成因的调查研究
黄洪财
福建厦门（厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司，
361004）
摘要：通过实验室试验及现场的调查，找出了混凝土中氨味产生的来源，确定了粉煤灰产生氨味的主要物质成分，并对其产生
）原因进行了分析。粉煤灰中产生氨味的物质，其主要的成分为碳酸氢铵（NH 4HCO 3或相应的混合物；粉煤灰氨味物质产生的原因是CO 2反因为电厂进行脱硝处理工艺后，因过量的脱硝剂产生的氨气被粉煤灰吸附，粉煤灰被加湿再进行填埋处理，在填埋后与H 2O 、应而生成。
粉煤灰；氨味；混凝土关键词：调查；
中图分类号：TU526；X773文献标识码：B 文章编号：1001-702X （2013）12-0023-03
An investigation on ammonia of fly ash
HUANG Hongcai
Xiamen 361004，Fujian ，China ）（Xiamen Academy of Building Research Co. Ltd. ，
粉煤灰作为电厂排放的主要固体废弃物之一，近些年来
被广泛地应用于建筑、建材领域，2010年我国粉煤灰的产量为4.8亿t ，利用率已达到68%，开发大掺量粉煤灰在混凝土中的利用技术，提升粉煤灰在建筑、建材领域的利用能力，是国家《“十二五”资源综合利用指导意见》中规定的主要任务之一[1]。最近1年来，在厦门市及周边地区拌合或浇筑掺有部分粉煤灰的混凝土过程中发现，部分混凝土会发出一股刺激性的难闻氨味，特别是在混凝土搅拌的过程中，刺激性的氨味会更大，部分商品混凝土搅拌站及建材制品公司均发现类似的问题。针对该问题，本人近期对其进行了系统的调查、分析，并对其成分及形成的原因进行了研究。
有限责任公司生产，F 类，Ⅱ级；6#样品：漳州后石电厂生产，F 类，Ⅱ级；7#样品：厦门嵩屿电厂生产。（2）水泥：华润P ·O42.5水泥。（3）氨基减水剂：福建科之杰新材料有限公司生产。（4）水：凉水，一次蒸馏水；热水，自来水烧制沸腾。1.2试验方法
本试验通过3个步骤确定拌合物中氨味的来源及其主要的成分：模拟胶凝材料拌合试验、样品的酸碱性试验、加热试样试验。先通过模拟胶凝材料拌合试验来确认氨味是否来自粉煤灰，再通过粉煤灰样品的酸碱性对样品进行初步的筛选，最后对筛选的样品进行加热试验，以确定样品能够挥发出氨气并分析其主要成分。（1）模拟胶凝材料拌合试验：利用水泥、粉煤灰样品、氨基外加剂、凉水或一定温度的热水等相互组合，形成不同的配比组分，在锥形瓶中混合搅拌一定时间，在搅拌的过程中或搅拌后，仔细嗅闻搅拌程中以及搅拌后拌合物是否会发出氨气的味道。其中水泥100g 、粉煤灰50g 、氨基外加剂3g 、水35g 。（2）样品的酸碱性试验：通过酚酞试剂来确定。取一张空白的滤纸，滴上酚酞试剂后不变色，再在有酚酞试剂的区域撒上适量的粉煤灰样品，混合，观察样品及滤纸是否变色。（3）加热试样试验：再通过一定温度的水浴锥形瓶加热样品，在瓶口放置滴有酚酞试剂的滤纸，通过滤纸颜色的变化，判定是否产生氨气，从而分析确定产生氨气的主要物质。粉煤灰试样的用量为150g 。
N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S
1
1.1
原材料与试验方法
原材料（1）粉煤灰样品：选取7组不同来源、不同等级的粉煤灰。1#样品：福建地区某电厂粉煤灰；2#样品：厦门市同安区潘凤兴建筑材料加工厂生产，F 类，Ⅱ级粉煤灰；3#样品：安溪县龙门永发粉煤灰厂生产，F 类，Ⅲ型；4#样品：厦门市嵩能粉煤灰开发有限公司生产，F 类，Ⅱ级；5#样品：厦门益材粉煤灰
收稿日期：2013-07-02
作者简介：黄洪财，男，1978年生，湖北黄梅人，工程师，主要从事建筑材料的研究与测试工作。
·
23·
粉煤灰氨味问题成因的调查研究黄洪财：
试验后发现，装有1#粉煤灰样品的锥形瓶口上的酚酞试剂滤
且锥形瓶内壁上附有大量的水珠和水气，从而可以得纸变红，
知1#粉煤灰样品中有氨气的生成；而7#样品在加热25min 后，锥形瓶口的酚酞试剂滤纸未变红，且瓶的内部没有多少水气，所以可以确定7#样品粉煤灰的中无氨气的生成。2.2测试中，7#样品能够使酚酞试剂变红，可能是因为其中含有相对较多的碱性氧化物或氢氧化物。
有无氨味有
20
有无
20、45、60
无无
20、45、60
无无
20、45、60
无无
20、45、60
无无
20、45、60
无无
20、45、60
无无
60
无
2实验室试验结果与分析
2.1
模拟胶凝材料拌合试验及结果
另取7组粉煤灰样品与水泥、水、外加剂进行混合试验，
再进行一组氨基减水剂与水泥、水的混合试验，具体试验组分配比及试验结果见表1。
表1
编号1#
模拟试验组分及试验结果
水无水凉水无水凉、热水无水凉、热水无水凉、热水无水凉、热水无水凉、热水无水凉、热水无水热水
水温/℃
主要组分粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
粉煤灰
粉煤灰+水泥+减水剂
减水剂水泥+减水剂
2.4
物质的成分分析
通过以上试验结果可知，1#粉煤灰样品能够挥发出NH 3，
而在80℃同时产生NH 3的该种物质能够在常温下稳定存在，会分解。纵观电厂脱硫、脱销后的可能产物，其主要的阴离子
为Cl -、CO 32-、HCO 3-、SO 42-、HSO 4-、NO 3-等几种，而几种强酸根
其pH 值呈酸性，所以该种物质应该为碳酸离子形成的铵盐，
2#
3#
氢铵或碳酸氢铵的混合物，因为碳酸铵在潮湿的空气中不稳定，容易生成相对较稳定的碳酸氢铵（NH 4HCO 3，所以可以确）定该种物质为碳酸氢铵（NH 4HCO 3或相应的混合物。）
4
#
5#
3现场调查
6
#
7#氨基
减水剂
在7组粉煤灰样品中，除1#粉煤灰样品外，由表1可知，
同样的情况，在与水泥、水、氨基外其它的自身均无氨味发出；
加剂混合后，也仅1#样品配比组分中有氨味出现。本试验中使用热水，是为了模拟在有大掺量水泥加入的混凝土拌合以及大体积混凝土浇筑的过程中，会有较大热量产生的情况。而氨基减水剂本身同样不会产生氨味，其与水泥、不同温度的水混合后也无氨味溢出。所以，通过本组试验可以确定：混凝土拌合物中氨气的味道主要来源于粉煤灰，氨味是由粉煤灰所产生。
样品的酸碱性试验及结果
结取7组粉煤灰样品分别用酚酞试剂进行酸碱性试验，
果发现，1#及7#粉煤灰样品遇酚酞试剂变色，其余的粉煤灰样品均不变色，所以可以确定在这7组粉煤灰样品中，仅1#
其它5组粉煤灰样品没有碱性或与7#粉煤灰样品呈现碱性，
碱性非常弱，所以用这2个样品进行下一步加热试验分析。样品的加热试验及结果
取遇酚酞试剂变红的1#、7#样品分别进行水浴锥形瓶加热试验，加热温度为80℃，时间为25min 。经过25min 加热·
24·
新型建筑材料
2013．12
找到了1#粉煤灰样品的生产电厂以及堆放场通过调查，
了解到生产1#样品粉煤灰电厂所使用的所。通过现场调查，
（Selective Catalytic Reduction ，脱硝工艺为选择性催化还原法
SCR 法），所使用脱硝剂可产生氨气，所使用的脱硫工艺为海水脱硫，其SCR 脱硝工艺采用的是“高飞灰”布置，即其电厂烟气是先经过脱硝后，再进行除尘收集粉煤灰，后进行脱硫工艺。同时1#样品粉煤灰为加湿灰，是被覆盖在下层的陈灰，在被覆盖了较长时间之后被重新挖掘出来。其堆场如图1所示。
2.2
图11#样品灰堆场
4成因分析
2.3
布置的SCR 法脱该电厂采用海水脱硫工艺及“高飞灰”
硝工艺，其粉煤灰收集程序是在烟气进行脱硝后。在电厂脱硝工艺中，脱硝剂一般使用液态氨或尿素，高、中温脱硝的温度一般在290℃以上，烟气脱硝过程，脱氮剂会产生NH 3[2-4]。粉煤灰的颗粒形状为光滑的球通过SEM 扫描照片可知，状，且较多的颗粒为空腔结构，部分颗粒表面有缺口，所以粉
粉煤灰氨味问题成因的调查研究黄洪财：
煤灰具有一定的吸附作用[5-6]。
过量脱硝剂所产生的NH 3会被经过脱硝工艺流程之后，
粉煤灰颗粒吸附在空腔内，粉煤灰通过集尘器收集，加湿后成为湿灰，湿灰拉到填埋场作填埋处理，在被层层覆盖后，内部的NH 3便难以溢出，就会被固定在地下。在潮湿的环境中，NH 3同CO 2反应生成碳酸铵（NH 4碳酸铵再反应生成碳）2CO 3，
酸氢铵NH 4HCO 3和氨基甲酸铵NH 2COONH 4，或碳酸铵进一步的反应生成碳酸氢铵NH 4HCO 3，或氨基甲酸铵再次同H 2O 生成碳酸氢铵NH 4HCO 3等。温当粉煤灰被挖掘出来后，反应，度升高，就会有部分碳酸氢铵分解释放出NH 3，从而产生氨味（碳酸氢铵在36℃以上可以分解为NH 3、CO 2和H 2O ，60℃时可
[7-8]
以分解完全）。
[2]
生成。
参考文献：
[1]
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40（6）：1-3. [4]
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5结论
使用有氨味粉煤灰拌合的混凝土，其氨味主要来源于（1）粉煤灰。（2）粉煤灰中产生氨味的物质，其主要的成分为碳酸氢铵NH 4HCO 3或相应的混合物。
粉煤灰氨味物质产生的原因是因为电厂进行脱硝处理（3）工艺后，因过量的脱硝剂产生的氨气被粉煤灰吸附，粉煤灰被加湿再进行填埋处理，在潮湿的环境中，与H 2O 、CO 2反应而
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（上接第7页）
远远超过受冻的临界强度，可以满足低温（-5℃）下44.5MPa ，施工需要；在7#配比中，同时添加10g 外加剂2和20g 增强剂后，在-10℃环境下，初始流动度为330mm ，3d 强度达到25.6MPa ，按冬季施工规定进行养护，注意施工后的保暖，在-10℃外界环境下此配比能够满足施工要求。
用上述2种配方生产的中岩牌防冻型无收缩灌浆材料在2009~2010年北京冬季最冷至-18℃的情况下，在亦庄地铁工程和上海宝冶京唐工地施工中实际使用，达到施工方要求，强度满足设计标号。
性能良好，可以实现水泥基无收缩灌浆材料在冬季低温下的施工要求。（2）在本实验4#配比中，通过添加20g 增强剂后，可以满足低温（-5℃）下施工需要；在实验7#配比中，同时添加10g 外加剂2和20g 增强剂后，按冬季施工规定进行养护，在-10℃外界环境此配比能够满足工程要求。
参考文献：
[1]
颜亨吉，何丹，仲晓林《. 水泥基灌浆材料》建材行业标准的编制—说明[C]//混凝土膨胀剂及其应用———混凝土裂渗控制新技术——第四届全国混凝土膨胀剂学术交流会论文集. 北京，2006：618-619. [2]
朱光祥，尹冬梅，朱卫中. 负温水泥基灌浆料冬季施工技术[C]//纪念中国混凝土外加剂协会20周年论文集. 北京，2006：285-288.
3结语
通过在普通水泥基无收缩灌浆材料中设计添加特种材（1）
料增强剂、各种复合外加剂，在标准养护条件下抗压强度、竖向膨胀率和凝结时间完全符合JC/T986—2005要求。同时无收缩灌浆材料在-5~-10℃环境下，有较高的早期强度，新拌
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