粉煤灰(CFA)是燃煤工业的副产品,其长期大量的堆存会导致土地资源的浪费和严重的环境污染。本论文针对内蒙古某燃煤电厂的粉煤灰,选用碳酸钠为活化剂,采用微波加热强化粉煤灰活化过程,提高活化效率,降低过程能耗,并研究其活化过程、物相演变规律及强化机理。在此基础上,开展微波-真空协同强化粉煤灰活化实验,对粉煤灰活化过程进一步强化,在获得更好的活化效果的同时以期减少焙烧时间,为我国粉煤灰资源高值化综合利用提供新途径。1、采用单因素实验对粉煤灰-碳酸钠混合物料常规活化焙烧条件进行研究,并研究了活化过程中的物相转变规律和微观结构演变。实验结果表明:(1)粉煤灰常规活化最佳焙烧条件为:焙烧温度900℃,粉煤灰/碳酸钠质量比1:1,焙烧时间60min,铝浸出率达到93.1%。(2)通过物相分析总结出物相转变规律,发现每种反应都需要不同的温度条件,加热时间的长短也会影响反应的进行。(3)通过微观结构分析发现,球形粉煤灰颗粒在600℃会出现轻微破碎现象,并伴随着细小球形颗粒掉落进破碎颗粒中被包裹的现象。2、通过对物料介电性能的测量和升温特性的研究,总结出粉煤灰-碳酸钠混合物料在微波场中的加热机理。实验结果表明:(1)发现粉煤灰-碳酸钠混合物料具有良好的微波吸收性能,可在微波场中快速加热。(2)混合物料在微波场中的加热机理分为两个阶段:第一阶段(≤350℃)的升温速度较慢,第二阶段(≥350℃)升温速率急剧增加。3、开展微波强化活化粉煤灰焙烧实验,与常规活化焙烧实验进行对比,并分析其物相转变规律和微观结构演变。实验结果表明:(1)得出微波焙烧活化最佳条件为:焙烧温度700℃,焙烧时间30min,煤灰/碳酸钠质量比1:1,铝浸出率可达到95.96%。(2)微波活化方式没有改变粉煤灰中物相演变规律,但加快了其反应进程。(3)微波加热的选择性加热特性导致了反应发生区域与常规加热不同,物料整体升温可使反应同时发生,从而使粉煤灰颗粒整体破碎,增加了碳酸钠反应接触面。4、提出微波-真空协同强化粉煤灰碳酸钠实验,在真空-0.04MPa,加热至700℃保温20min,粉煤灰/碳酸钠质量比1:1的条件下,可得到95.43%的铝浸出率,较之微波强化方式缩短了10min。真空场的加入,对于粉煤灰活化过程有促进作用,加快反应效率,从而缩短反应时间。