粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业废渣。煤燃烧所产生的烟气中的细灰，一般是指燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰，又称飞灰、烟灰。 狭义上讲，它就是锅炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物，简称灰；广义上讲，它还包括锅炉底部排除的炉底渣，简称炉渣。
粉煤灰是煤粉进入1300～1500℃的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却而形成的。由于表面张力的作用，粉煤灰大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。一部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒子。
粉煤灰的化学组成
我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、大肠杆菌培养 MgO 、K2O、 Na2O、SO3、MnO2等，此外还有cao20P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。
粉煤灰的元素组成(质量分数)为：O 47.83%，Si 11.48%～31.14%，隧道喷浆Al 6.40%～22.91%，Fe 1.90%～18.51%， Ca 0.30%～25.10%，K 0.22%～3.10%，Mg 0.05%～1.92%，Ti 0.40%～1.80%，S 0.03%～4.75%，Na 0.05%～1.40%，P 0.00%～0.90%，Cl 0.00%～0.12%，其他0.50%～29.12%。 粉煤灰中主要物相是玻璃体，占50～80％；所含晶体矿物主要有：莫来石、α-石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等,此外,还有少量的未燃碳。
粉煤灰的结构
粉煤灰的结构是在煤粉燃烧和排出过程中形成的，比较复杂。在显微镜下观察，粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体。混合体中这三者的比例随着煤燃烧所选用的技术及操作手法不同而不同。其中结晶体包括石英、莫来石、磁铁矿等；玻璃体包括光滑的球体形玻璃体粒子、形状不规则孔隙少的小颗粒、疏松多孔且形状不规则的玻璃体球等；未燃炭多呈疏松多孔形式。
粉煤灰外观特性
粉煤灰外观类似水泥，颜在乳白到灰黑之间变化。粉煤灰的颜是一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异。在一定程度上也可以反映粉煤灰的细度，颜越深粉煤灰粒度越细，含碳量越高。粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。通常高钙粉煤灰的颜偏黄,低钙粉煤灰的颜偏灰。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5?300μm。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%—80%，有很强的吸水性。 物理性质
粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。
粉煤灰的基本物理特性如下：
密度/（g/cm3） 1.9～2.9 2.1
堆积密度/（g/cm3） 0.531～1.261 0.780
比表面积（cm2/g） 氮吸附法 800～19500 3400
透气法 1180～6530 3300
原灰标准稠度/% 27.3～66.7 48.0
需水量/% 89～130 106
28d抗压强度比/% 37～85 66
粉煤灰的物理性质中，细度和粒度是比较重要的项目。它直接影响着粉煤灰的其他性质，粉煤灰越细，细粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应。
化学性质
粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材
料。
粉煤灰形成
第一阶段
粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的挥发分，首先自矿物质与固体碳连接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔型炭粒。此时的煤灰，颗粒状态基本保持原煤粉的不规则碎屑状，但因多孔型性，使其表面积更大。
第二阶段
伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍维持与多孔炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。
第三阶段
随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，
粒径不断变小，最终由多孔玻璃转变为一密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。
最后形成的粉煤灰(其中80%～90%为飞灰，10%～20%为炉底灰)是外观相似，颗粒教细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣。这些东西有足够的重量，燃烧带跑到炉子的底部。
粉煤灰危害
粉煤灰排放量与燃煤中的灰分有直接关系，灰分愈高，排放量就愈大。据中国燃用煤的情况，燃用1吨煤约产生 250～300公斤粉煤灰。中国目前每年约排放粉煤灰3000多万吨。大量的粉煤灰如不加处理，会成为扬尘污染大气，排入水系会使河流淤塞，而其中某些化学物质还会对人体和生物造成危害。
补充说明
粉煤灰是一种放错地方的资源，粉煤灰可用作水泥、砂浆
、混凝土的掺合料，并成为水泥 、混凝土的组分，粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土
、泡沫混凝土、空心砌砖、烧结或非烧结陶粒
，铺筑道路；构筑坝体，建设港口，农田坑洼低地、煤矿塌陷区及矿井的回填；也可以从中分选漂珠
、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质，其中漂珠、微珠可分别用作保温材料、耐火材料、塑料、橡胶填料。
粉煤灰综合利用现状
[早在1914年，美国Anon发表了《煤灰火山特性的研究》，首先发现粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。国外对粉煤灰的研究，可追溯到1920年后的电厂大型锅炉改造，也就从此开始有人研究粉煤灰的综合利用。而粉煤灰在混凝土中应用比较系统的研究工作是由美国伯克利加州理工学院的新型混凝土搅拌机R.E.维斯在1933年后进行的，后来其应用不断扩展到各个利用领域。但粉煤灰问题真正引起人们重视是在二战结束之后，尤其是冷战时期爆发的石油危机之后，许多国家发电厂的燃料结构都发生变化，都加快转向以煤炭为主要燃料的进程。随之而来的是大量灰渣的排放，这进一步促进人们重视粉煤灰资源的综合利用。于是在一些工业发达国家里，粉煤灰的综合利用逐渐形成了一个新兴产业。
我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995ad视频矩阵年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。经过开发，粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。
20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。目前，对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤
灰综合利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外，发展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。
目前，国内外粉煤灰综合利用途径归纳起来主要有以下7种：
1.粉煤灰加气混凝土。粉煤灰加气混凝土是新型、轻质保温节能的墙体材料。主要原料为粉煤灰，占70%左右，其它为石灰、水泥、石膏、发气剂等，将这些原料经过加工配料、搅拌、浇注、发气稠化、切割、蒸压养护等工序制成。可用作屋面保温、维护墙、隔断墙，亦可做最高楼层为五层的承重墙，特别适用于高层建筑填充墙、寒冷地区的外墙和地震区使用，可减轻墙重，增加使用面积。
2.粉煤灰混凝土空心砌块。近年来，粉煤灰混凝土空心砌块发展较快，其主要原料为粉煤灰、集料、水泥等，原料经计量配料、搅拌、成型、养护等工序制成。在普通混凝土砌块和轻集料混凝土砌块中，也可掺入粉煤灰，但作为掺合料加入。而在粉煤灰混凝土砌块中，粉煤灰既是掺合料又是细集料，掺量较高。
3.水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块。其工艺流程基本上与粉煤灰混凝土空心砌块相似。珍珠岩砌块具有重量轻、保温性能好，且有一定的强度等特点，影响密度与强度的因素有：珍珠岩的掺量，粉煤灰与水泥的比例以及工艺流程的控制。还可加入适量的外加剂，以提高砌块强度。
4.粉煤灰混凝土路面砖。粉煤灰混凝土路面砖以水泥和粉煤灰为混合胶结料再配以粗骨料等，原料经计量搅拌、成型、养护制成，变更成型的模具可制成方砖、连锁路面砖、仿古砖，绿化种草砖、路沿块及其它形状的路面砖等。成型采用分层面料，即粉煤灰混凝土料和彩料，还可制成各种彩的路面砖。粉煤灰混凝土路面砖不但具有普通混凝土路面砖的优点和用途，而且重量轻、导热系数小，长期性能更好。用于车行道、人行道、园林道路、广场、亭院、仿古建筑道路、停车场、护坡和绿化等。
5.粉煤灰砖。以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和骨料，经坯料制备，压制成型，高压或常压蒸汽养护而成的粉煤灰砖。以粉煤灰为主，采用水泥为主要胶结料，经坯料制备、压制成型，常压蒸注养护或自然养护而制成的粉煤灰砖。利用85%-90%的粉煤灰与部分添加剂为主要原料，经搅拌半硬塑挤出或半干压法成型砖坯，经燃烧而成的无粘土烧结粉煤灰砖。这种砖打破了国内外烧结砖中最多掺60%粉煤灰的界限。
6.粉煤灰陶粒及混凝土制品。陶粒是一种人造轻集料。粉煤灰陶粒以粉煤灰为主要原料，经加工成球，烧结或烧胀而成的称为粉煤灰陶粒。经常温或蒸汽养护而成的称非烧结粉煤灰轻集料。粉煤灰陶粒可用于大型外墙板和混凝土砌块等新型墙体材料。
7.粉煤灰混凝土轻质隔墙板。主要是在轻度墙板的基础上，配料时加入部分粉煤灰生产轻度隔墙板，或用水泥粉煤灰泡沫混凝土生产轻度墙板。
