使用显微镜快速鉴别粉煤灰和矿粉

严至善，戚宏

（山东建泽混凝土有限公司，山东　济南　250101）

使用显微镜快速鉴别粉煤灰和矿粉

严至善，戚宏

（山东建泽混凝土有限公司，山东济南250101）

本文介绍了使用显微镜从微观图像角度快速鉴别真假粉煤灰和矿粉的经验和方法。使用此方法能快速准确的鉴别进厂原材料，为混凝土公司把好原材料进货质量关、保证混凝土最终产品质量提供了有力手段。

显微镜；粉煤灰；矿粉

目前，商品混凝土发展十分迅猛，一方面各混凝土公司产量连年攀升，另一方面竞争也日趋激烈。在地方材料方面，杭州市周边材料供应商数量较多，但所供应的材料质量参差不齐，更有甚者制假售假，使用石料、砖粉、炉渣、煤矸石等等伪劣原材磨细冒充粉煤灰、矿粉，使得混凝土公司十分头痛。混凝土公司进厂复验的话，一般按国标取样试验起码都需花费数小时，急需快速鉴别粉煤灰、矿粉是否掺假的方法。笔者公司试验了用显微镜从微观图像快速鉴别的方法，经过一段时间的观测，认为这是行之有效的办法，现介绍如下：

1　粉煤灰

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。 随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

粉煤灰在形成过程中有一个玻璃体熔融、体积收缩为球体、颗粒比表面积下降为最小这样一个特殊的过程。所形成的粉煤灰在显微镜下观察，通常以珠状颗粒和渣状颗粒为多。其中珠状颗粒包括空心玻珠(漂珠)、厚壁及实心微珠(沉珠)、铁珠(磁珠)、炭粒、不规则玻璃体和多孔玻璃体等五大品种。其中不规则玻璃体是粉煤灰中较多的颗粒之一，大多是由似球和非球形的各种浑圆度不同的粘连体颗粒组成。多孔玻璃体形似蜂窝，具有较大的表面积，易黏附其他碎屑。渣状颗粒包括海绵状玻璃渣粒、炭粒、钝角颗粒、碎屑和粘聚颗粒等五大品种。

从粉煤灰的形成特征入手，可知粉煤灰颗粒在显微镜下光滑的玻璃球状较多，较大粒径级别的颗粒表面不规则但也大致呈球状。如果掺入过多磨细沙粉、石粉、锅炉渣粉，则各粒径级别的不规则颗粒较多，尤其是小粒径级别下。真的粉煤灰颜色斑驳，粉状，颗粒很细，手感细滑、干爽，含水率很低。而假粉煤灰主要由石粉、砖粉掺和少量的粉煤灰或炉渣，有的甚至全部是石粉制成的。假粉煤灰本身不具有黏性，不具有活性。颜色表现较为暗淡、单纯，手感很粗，较潮湿。从这个基本点入手，就可以使用显微镜进行快速鉴别。

图 1 为取自不同产地的两种真粉煤灰原始样品放大不同倍数的显微图像。从图 1 中可以看出，真粉煤灰的颜色斑驳，杂色较多，在 60 倍的图像上已经可以分辨出空心玻璃漂珠，200 倍图像中空心漂珠形状明显，数量较多，而且可以看到因为粉煤灰形成过程中表面积收缩的作用，所有的颗粒都不存在尖锐的角、有棱的破碎面，因为熔融的作用，全部表面都是圆滑的，显微镜下观察对光线的反射亮点较多。黑色的即属于尚未燃尽的碳粒。

再来看一下假粉煤灰的图像与超细石灰石粉样品，详见图 2。

假粉煤灰明显表现出颜色较为统一，颗粒粒径也较为统一，显微镜观察颗粒的棱角多，片状颗粒多，没有球状颗粒出现。图像和真灰有很大的不同，而与石灰石粉显微图像十分类似。

图1　真粉煤灰原始样品显微图片

图2　假粉煤灰、石灰石粉显微图

如果觉得上述方法还比较难分辨的话，可以将样品先用0.08mm 负压筛进行筛分，然后用显微镜分别观察筛余物，真假灰的区别是十分明显的。

图 3 真灰的筛余样品中可以清晰的看到大量的空心漂珠、厚壁及实心微珠、铁珠、炭粒、玻璃体等等颗粒，看上去很像是掺了芝麻糖的爆米花。

而图 4 假灰的筛余样品看不到上述颗粒，只能看到有棱有角，颜色粒径均变化不大的大颗粒。同时可以看到假粉煤灰无论外观、颜色、颗粒形状和分布和超细石灰石粉如出一辙，足以证明上述假煤灰样品同样来自石灰石粉磨而成，只是因母岩产地不同而与超细石灰石粉在颜色上稍有差别。

图3　真粉煤灰筛余样品显微图像

图4　假粉煤灰筛余样与石灰石粉筛余样对比图

2　矿粉

矿渣是炼铁时的副产品，在炼铁高炉中，安放铁矿石、焦炭以及石灰石等为主要原料，从顶部吹入氧气，使炉内焦炭燃烧，发生还原性气体（CO）使铁矿还原、熔融，铁水和熔渣分离，熔渣比重较小浮于铁水上表面。将熔渣排出，用水急冷，得到水淬矿渣。在炼铁炉中矿渣处于 1500℃ 以上的高温熔融状态，冷却方法不同，性能也不同。缓慢冷却的矿渣是块状的，是一种结晶态的化学稳定的结构，因此几乎没有水硬性。如果以大量的水急冷（每秒钟数百℃）时，由于粘度急速提高，原子还没有沿着结晶方向排列就被固结下来，变成玻璃质，称为水淬矿渣，是像砂一样的粒状产品，其结构不稳定，化学反应活性高。经磨细变成超细粉后，潜在的水化活性进一步提高，大量应用于混凝土中。

同样取了两种产地不同的真矿粉，来看一下显微镜下面矿粉的图像特征，见图 5（a）、（b）。

图5　真矿粉筛余样显微图像

由图 5（a） 可以看出两种矿粉区别很小，颜色是白色或白色偏灰，显微镜下观察颗粒烧结面较多，棱角少，颜色纯净，反光点很多，有一种晶莹剔透的感觉。图 5（b）假矿粉颜色偏红、黄，显微镜下面看颜色暗淡，没有光泽，颗粒破碎面多，杂质相对较多。

和鉴别粉煤灰一样，也可以先把样品经过负压筛筛分，然后取筛余物检查，结果将更加容易区别。但与粉煤灰不同的一点是，真矿粉用 0.08mm 筛是没有筛余的，所以没有相应的显微图像，而基本上所有的假矿粉都有筛余，显微图像和粉煤灰章节中石灰石粉十分类似，很容易分辨，详见图 6。

图6　假矿粉筛余样显微图像

还有一些真假对掺的矿粉，烧失量一般在 15% 左右的，其同样有筛余物，在筛余的大颗粒上会还吸附了很多细小的微粉，显微图像见图 7。

图7　真假对掺矿粉筛余样显微图像

综上所述，使用显微镜从微观角度能快速准确的鉴别进厂原材料，为混凝土公司把好原材料进货质量关、保证混凝土最终产品质量提供了有力手段。

[单位地址] 浙江省杭州市拱墅区石祥路 386 号（310015）

Using microscope to quickly identify of fly ash and slag powder

Yan Zhishan, Qi Hong,
(Shandong Jianze cement Co., Ltd., Ji'nan250101)

The use of microscopes for the microscopic image and how to quickly identify of fly ash and slag powder was described in this paper. The method could quickly and accurately identify the true raw material, and guarantee concrete quality of the final product.

microscope; fly ash; slag

严至善（1982—），男，本科，从事预拌混凝土质量和管理工作。