一、粉煤灰的生产与燃煤发电的工艺流程紧密相关，其产生和收集过程主要包括以下环节

1. 原煤燃烧

燃煤电厂通过磨煤机将原煤磨成细煤粉（粒径通常在50-100μm），以提高燃烧效率。煤粉与空气混合后送入锅炉燃烧室（如煤粉炉、循环流化床锅炉等），在高温（通常为1300-1600℃）下充分燃烧，释放热量用于发电。燃烧过程中，煤中的有机成分（碳、氢、氧等）被氧化为CO₂、H₂O 等气体排出，无机矿物质（黏土、石英、长石等）则在高温下经历熔融、分解等物理化学变化。

2. 粉煤灰形成

煤中的无机矿物质在高温下熔融成液态颗粒，这些液态颗粒随烟气流动，在锅炉尾部烟道中因温度骤降（从1000℃以上迅速降至200℃以下）而快速冷却凝固，形成玻璃态微珠（漂珠、沉珠）和少量未完全熔融的结晶态颗粒。部分颗粒因碰撞、黏结会形成不规则的聚合体，*终形成粉煤灰的雏形。

3. 收集与处理

烟气中的粉煤灰通过除尘设备（如电除尘器、袋式除尘器）分离收集，这是粉煤灰的主要来源。收集后的粉煤灰需进行干燥、筛分等处理，去除水分和大颗粒杂质，使其满足后续利用的粒度和湿度要求。部分电厂会对粉煤灰进行分级处理，根据颗粒大小、密度等特性分为Ⅰ 级、Ⅱ 级、Ⅲ 级等不同等级，以适应不同的应用场景。

二、粉煤灰的组成成分

粉煤灰的组成成分复杂，主要受燃煤种类、燃烧条件等因素影响，其成分可分为化学组成和矿物组成两大类。

1. 化学组成

粉煤灰的化学组成以氧化物为主，主要包括以下成分：

二氧化硅（SiO₂）：含量通常为 40%-60%，是粉煤灰中*主要的成分之一，主要来自煤中的黏土矿物和石英等硅质矿物，是粉煤灰具有火山灰活性的重要基础。

氧化铝（Al₂O₃）：含量一般为 15%-35%，同样来源于煤中的黏土矿物（如高岭石），与二氧化硅共同作用，赋予粉煤灰一定的胶凝性能。

氧化铁（Fe₂O₃）：含量约为 2%-10%，主要来自煤中的含铁矿物，其存在会影响粉煤灰的颜色（如使粉煤灰呈红褐色）和强度发展。

氧化钙（CaO）：含量差异较大，一般为 1%-15%，在循环流化床锅炉产生的粉煤灰中含量可能更高。较高的 CaO 含量可提高粉煤灰的自硬性，有利于其在建筑材料中的应用。

氧化镁（MgO）：含量通常为 1%-5%，对粉煤灰的性能影响相对较小，但过量可能导致体积安定性问题。

其他氧化物：还包括氧化钾（K₂O）、氧化钠（Na₂O）、二氧化钛（TiO₂）等，含量一般较低，总和通常不超过 10%。其中 K₂O 和 Na₂O 为碱金属氧化物，过量可能引发碱 - 骨料反应，影响混凝土等制品的耐久性。

2. 矿物组成

粉煤灰的矿物组成主要由玻璃相、结晶相和未燃尽碳组成：

玻璃相：是粉煤灰的主要矿物相，含量可达60%-80%，由熔融的无机矿物质快速冷却形成，呈无定形结构。玻璃相具有较高的化学活性，在水和碱性激发剂作用下能发生水化反应，产生胶凝性。

粉煤灰微玻璃珠（显微镜放大60倍）

结晶相：含量相对较少，主要包括石英、莫来石、赤铁矿、磁铁矿、方解石等。石英是未完全熔融的硅质矿物残留；莫来石由高岭石等黏土矿物在高温下分解重组形成；赤铁矿和磁铁矿是含铁矿物的燃烧产物；方解石则可能来自煤中的碳酸盐矿物或后期吸收空气中的CO₂形成。

未燃尽碳：是粉煤灰中未完全燃烧的残留碳，含量通常为1%-10%，高者可达 20% 以上。未燃尽碳的存在会降低粉煤灰的活性，影响其在水泥、混凝土中的应用效果，同时也会增加吸水量，降低制品的强度和耐久性。

三、粉煤灰组成的影响因素

燃煤种类：不同种类的煤（如烟煤、无烟煤、褐煤）中矿物质含量和种类差异较大，导致燃烧后产生的粉煤灰组成不同。例如，褐煤燃烧产生的粉煤灰通常CaO 含量较高，而无烟煤粉煤灰中 SiO₂和 Al₂O₃含量相对较高。

燃烧温度：燃烧温度直接影响矿物质的熔融程度，高温下更多的矿物质熔融形成玻璃相，低温则可能导致结晶相含量增加，从而影响粉煤灰的活性。

燃烧方式：煤粉炉和循环流化床锅炉的燃烧条件不同，产生的粉煤灰组成也有差异。循环流化床锅炉燃烧温度较低（通常为850-950℃），粉煤灰中 CaO 含量和未燃尽碳含量往往较高，玻璃相含量相对较低。