[物化性质]粉煤灰单体是由SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、FeO和一些微量元素、稀有元素组成的海绵状和空心状的细小颗粒，单个粉煤灰颗粒的粒径约为2.5～300μm，平均几何粒径为40μm。粉煤灰的比表面积很大，一般为2500～5000cm²/g。粉煤灰是一种浅灰色或黑色的多孔性的松散固体集合物，粉煤灰颗粒的外观一般用肉眼看到粉煤灰为灰色的粉末状物质。粉煤灰的颜色与Fe₂O₃、CaO、残留炭含量和细度有关，Fe₂O₃及残留炭含量越高，粉煤灰颜色越深，粗粒所占比例越多，反之颜色则越浅。其真密度为2～2.3g/cm³，堆积密度为0.55～0.658g/cm³，空隙率一般为60%～75%，通常影响粉煤灰密度最主要的因素为CaO的含量。低钙粉煤灰密度通常较低，而且变化范围比较大。由于粉煤灰的比表面积较大、表面能高，且存在着许多铝、硅等活性点，因此具有较强的吸附能力，在一定条：件下，也有一定的絮凝沉淀和过滤作用。

[制备方法]

粉煤灰的形成是煤粉能量守恒、灰渣总熵不断增加、从热能到粉煤灰潜能的能量转化过程，其产生包括煤粉的燃烧、灰渣的烧结、碎裂、颗粒熔融、骤冷成珠等。电厂燃烧煤粉的锅炉实质上是粉煤灰产生的反应炉。

煤粉由高速气流喷入锅炉炉膛，有机物成分立即燃烧形成细颗粒火团，充分释放热量。粉煤灰形成的过程，既是煤粉颗粒中矿物杂质的物质转变的过程，也是化学反应过程。当温度超过1000℃时，石英如果没有与黏土矿物结合，将溶解于熔融的铝硅酸盐中，再随温度升高大约达到1650℃将开始挥发。

在400℃时，高岭土开始失水形成偏高岭土。当温度超过900℃时，偏高岭土将形成莫来石和其他无定形石英。大约在800℃时，碳酸盐开始分解放出CO₂生成石灰(CaO)，其他碳酸盐也会分解放出CO₂然后生成相应的氧化物，但分解的温度不同。

铁是影响煤灰中矿物相比较重要的元素。在实验室条件下，黄铁矿(FeS₂)300℃开始分解，然后在500℃时氧化生成赤铁矿(Fe₂O₃)和磁铁矿(Fe₂O₄)。硫氧化后生成SO₂。煤中绝大部分铁都是以FeS₂形式存在的，特别在烟煤中更是如此。因为硫氧化速度很慢，FeS₂在火焰中也只是部分氧化，形成熔点较低、密度较大的FeS/FeO共晶体。在锅炉燃烧过程中，煤中大部分含铁矿物质在与碳及CO的作用下，形成Fe₂O₃、Fe₃O₄，新生成的铁氧化物再与新生的硅、铝、钙质玻璃体连生在一起，形成球状或似球状的铁质微珠。

经燃烧后粉煤灰中的铁主要以磁铁矿和赤铁矿的形态存在，有少量的Fe₂O₃·SiO₂，还有在高温下还原而成的少量金属铁，这是过还原现象。煤粉在燃烧过程中，铁、铝和硅的氧化物首先造渣形成熔化物，出炉后磁铁矿先结晶，故基体为硅铝酸盐玻璃物，磁铁矿晶粒在其间分布。凡有硅存在的地方均含有铝和少量铁。粉煤灰中的磁铁矿均在1100℃以下结晶，晶体不完整，最大晶粒为0.02mm左右。同样由于各电厂燃烧的煤种、煤质和锅炉的炉型、燃烧制度以及除尘方式等各异，粉煤灰中磁珠性质、粒度组成、含量等也不同。

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文章来源：《水处理化学品手册》

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