煤系固體廢物的資源化oweroinr

5煤系固體廢物的資源化煤系固體廢物煤矸石:煤的開采、加工過(guò)程產(chǎn)生。粉煤灰和鍋爐渣：煤的利用過(guò)程（火力發(fā)電）產(chǎn)生。一座105kW裝機(jī)容量的發(fā)電廠一年要排出105t煤灰渣!沉積于爐底高溫?zé)煔?100μmT>1300℃煤破碎焚燒爐懸浮燃燒集塵器捕集粉煤灰(飛灰)鍋爐渣(底灰)占總灰渣量的10～20%占總灰渣量的80～90%5.1煤矸石的資源化煤矸石的產(chǎn)生量約占我國(guó)工業(yè)廢渣年排放總量的1/4。一般每采1t原煤排矸石0.2t。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤矸石每年以0.8×108～1.0×108噸的速度增加。

一、煤矸石的組成有機(jī)物（含碳物）和無(wú)機(jī)物（巖石物質(zhì)）組成的混合物。一般，煤矸石的熱值：837～418kJ/kg。表5-1煤矸石的化學(xué)組成，%SiO2Al2O3CaO

MgOFe2O3Na2O+K2O燒失量51～6516～361～71～42～91～2.52～17主要礦物包括高嶺土、石英、蒙脫石、長(zhǎng)石、伊利石、石灰石、硫化鐵、氧化鋁等。自燃過(guò)的煤矸石目前我國(guó)煤矸石的主要資源化途徑有：

1)回收能源：作為大型沸騰爐燃料供熱或發(fā)電：熱值>8360kJ/kg。1975年在四川永榮礦務(wù)局建立了中國(guó)第一座流化床煤矸石電廠。2)生產(chǎn)建筑材料：煤矸石的成分中主要為粘土礦物。水泥、燒結(jié)磚瓦、免燒磚瓦、空心砌塊、建筑陶瓷、輕骨料（陶粒）、巖棉等；3)用作建筑材料：代替河砂、碎石等鋪路、井下回填、造地復(fù)墾。4)生產(chǎn)化工原料：聚合鋁、分子篩等。與鹽酸反應(yīng)生成（2A1Cl3.H2O），再生成聚鋁。5)用作農(nóng)用肥料：鉬、鋅、錳、銅、硼等元素，可作為農(nóng)作物生長(zhǎng)的刺激劑6)回收硫化鐵：有的煤矸石含有較多的硫化鐵，可通過(guò)分選回收作為制取硫酸的原料。我國(guó)有七個(gè)選煤廠建立了硫化鐵回收車間，從煤矸石中回收硫化鐵，總設(shè)計(jì)能力為7.5×105t／a。5.2粉煤灰的資源化粉煤煤灰灰的的化化學(xué)學(xué)成成分分(％％)產(chǎn)地?zé)Я縎iO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO

MgOK2ONa2OSO3寶雞西安蘇州楊浦撫順邵武石家莊石景山鶴壁壩橋鄭州青島開遠(yuǎn)銅陵新汶株洲南寧

3.356.258.351.33

2.814.971.995.183.537.243.146.026.154.264.643.5147.248.951.846.562.256.050.252.450.948.757.545.012.537.256.660.647.859.032.529.728.530.319.825.925.926.328.027.621.127.18.8221.822.135.737.620.211.010.14.5610.47.807.874.586.959.149.457.5612.15.453.278.822.745.684.371.321.051.301.05

1.00

1.051.151.901.050.581.210.731.100.741.124.063.123.702.652.423.3234.335.284.223.052.4261.627.211.280.801.330.811.020.980.762.951.270.111.131.540.961.822.333.341.001.662.161.172.131.351.111.40.87

2.20

1.060.261.081.172.280.60

0.230.180.420.42

1.31

0.250.060.370.210.540.18

0.370.690.412.46

1.780.510.531.104.22

4.681.060.65微0.700.75未燃燃燼燼碳碳。。含含碳碳一一般般為為5～～7%，，其其中中含含碳碳大大于于10%的的電電廠廠占占30%高鈣鈣灰灰：：CaO%20%低鈣鈣灰灰：：CaO%<20%高鈣鈣灰灰活活性性>低低鈣鈣灰灰作為為建建材材使使用用時(shí)時(shí)：：SiO2、Al2O3、Fe2O3含量量高高為為好好。。對(duì)于于低低鈣鈣灰灰：：SiO2+Al2O3+Fe2O3>70%對(duì)于于高高鈣鈣灰灰：：SiO2+Al2O3+Fe2O3>50%MgO、、SO3越低低越越好好粉煤煤灰灰的的礦礦物物組組成成兩大類礦物

非晶態(tài)礦物

玻璃體：約占粉煤灰總量的50～80%

未燃燼炭

晶態(tài)礦物：主要來(lái)自原料，如石英、云母、長(zhǎng)石、磁鐵礦、赤鐵礦、游離石灰等。常常被玻璃體包裹存在。粉煤煤灰灰的的礦礦物物組組成成對(duì)對(duì)其其性性質(zhì)質(zhì)和和應(yīng)應(yīng)用用具具有有很很大大的的影影響響。。礦物物組組成成對(duì)對(duì)粉粉煤煤灰灰活活性性的的影影響響：：玻璃璃體體含含量量，，化化學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)能能，，粉粉煤煤灰灰活活性性游離離石石灰灰含含量量，，水水化化反反應(yīng)應(yīng)能能力力，，粉粉煤煤灰灰活活性性所以：高鈣灰灰的活性來(lái)源源于兩個(gè)方面面：玻璃體和和CaO而低鈣灰則主主要取決于玻玻璃體含量的的多少。高鈣灰的活性性>低鈣灰的的活性粉煤灰活性：指粉煤灰在在和石灰、水水混合后所顯顯示的凝結(jié)硬化性性能。凝結(jié)硬化性能能，粉煤灰灰活性粉煤灰的活性性是潛在的，需要激發(fā)劑的激發(fā)才能顯顯示。常用激發(fā)劑有有：石灰、石石膏、水泥等等石灰激發(fā)機(jī)理理：粉煤灰的顆粒粒組成：粉煤灰是一一種微細(xì)的分分散物料。大大部分呈球狀狀，表面光滑滑，微孔較小小，小部分為為表面粗糙、、棱角較多的的集合顆粒。。因而，粉煤煤灰顆粒大小小不一，形貌貌各異，主要要的為球形顆粒和不不規(guī)則多孔顆顆粒，且其中90%的顆粒粒粒度為-40μm或-60μm。依化學(xué)成分，沉珠分

富鈣玻璃微珠：CaO含量高，化學(xué)活性好

富鐵玻璃微珠：氧化鐵（Fe3O4、Fe2O3）含量高，由鋁硅酸鹽包裹Fe3O4、Fe2O3而成，具有磁性，叫“磁珠”（1）球形顆粒：：表面光滑，含含量多者達(dá)25%，少的的僅3～4%，粒徑一般般從數(shù)微米到到數(shù)千微米，，密度和容重重均大，在水水中下沉，也也叫“沉珠”。多孔炭粒：呈球狀或碎碎屑狀、惰性性、比重和容容重均小、粒粒徑和比表面面積均大，有有一定的吸附附性?？商崛『笾苯咏佑米鰹槲礁絼┗蛎嘿|(zhì)顆顆粒的活性炭炭。（2）不規(guī)則多孔顆粒多孔鋁硅玻璃體多孔炭粒多孔鋁硅玻璃璃體：這類顆粒富富含SiO2和Al2O3，是我國(guó)粉煤煤灰中為數(shù)最最多的顆粒，，有的多達(dá)70％以上。。該顆粒具有有較大的比表表面積，粒徑徑從數(shù)十微米米到數(shù)百微米米，其中有一一種密度很小?。?lt;1）、、具有封閉性性孔穴的顆粒粒、能浮于水水面上，稱為為“漂珠”。漂珠含量可達(dá)粉煤煤灰總體積的的15～20%，但重量量?jī)H為總重量量的4～5%，是一種多多功能材料。。二、粉煤灰的的資源化（1）回收有有價(jià)組分：空心微珠、煤煤炭、鐵金屬屬物質(zhì)、A12O3等粉煤灰中含有有50～80%的空心玻玻璃微珠漂珠：480kg/m3厚壁空心微珠：沉珠：800kg/m3包括空心微珠，具具有多種優(yōu)異異性能：①具耐熱、隔隔熱、阻燃的的特點(diǎn)，是新型保溫、低低溫制冷絕熱熱材料與超輕輕質(zhì)耐火原料料，利用它可生生產(chǎn)多種保溫溫、絕（隔））熱、耐火產(chǎn)產(chǎn)品。②是塑料，尤其是是耐高溫塑料料的理想填料料，其用于聚氯氯乙烯制品，，可以提高軟軟化點(diǎn)10℃℃以上，并提提高硬度和抗抗壓強(qiáng)度。改改善流動(dòng)性。。用環(huán)氧樹脂脂作粘結(jié)劑，，聚氯乙烯摻摻合空心微珠珠材料可制成成復(fù)合泡沫材材料。用它作作聚乙稀、苯苯乙稀的充填填材料，不僅僅可提高其光光澤、彈性、、耐磨性，而而且具有吸聲聲、減振和耐耐磨效果。③空心微珠表表面多微孔，，可作石油化化工的裂化催催化劑和化學(xué)學(xué)工業(yè)的化學(xué)學(xué)反應(yīng)催化劑，也可用作化化工、醫(yī)藥、、釀造、水工工業(yè)等行業(yè)的的無(wú)機(jī)球狀填充充劑、吸附劑劑、過(guò)濾劑，它由于硬度度大、耐磨性性能好，常被被作為染料工工業(yè)的研磨介質(zhì)，作墻面地板板的裝飾材料，利用厚壁微微珠還可生產(chǎn)產(chǎn)耐磨涂料。在軍工領(lǐng)域域，它被用作作航天航空設(shè)設(shè)備的表面復(fù)復(fù)合材料和防防熱系統(tǒng)材料料，并常被用用于坦克剎車車。④空心微珠比比電阻高，且且隨溫度升高高而升高，是是電瓷和輕型電電器絕緣材料料的極好原料料，利用它可制制成絕緣陶瓷瓷和渣絨絕緣緣物。圖3.29粉粉煤灰灰中空心微珠珠的分選流程程水力分級(jí)-74μm+74μm飄珠粉煤灰水力分級(jí)空心微珠粗選碳粒密實(shí)微珠鐵質(zhì)微珠粗選掃選空心微珠精選碳粒密實(shí)微珠鐵質(zhì)微珠精選掃選分選煤炭：浮選和電選兩兩種方法粉煤灰浮選槽非極性捕收劑上浮產(chǎn)品：煤炭槽中不上浮產(chǎn)品：尾灰柴油作捕收劑，用用松油為起泡劑回收率85～～94%，精精煤熱值>20950kJ/kg，，每噸精煤成本本約10元，，浮選回收的的精煤具有一一定的吸附性性，可直接作作吸附劑，也也可用于制作作粒狀活性炭炭。尾灰含炭量小小于5%在高壓電場(chǎng)的的作用下發(fā)生生煤、灰分離離的過(guò)程。電電選回收炭要要求干料，水水分小于1%，溫度保持持在80℃以以上。粉煤灰電選機(jī)煤炭尾灰煤與灰的介電電性能不同煤的比電阻一般104～105Ωcm灰的比電阻一般在1012Ωcm左右提取A12O3A12O3是粉煤灰的主主要成分，一般含17～～35%，可作為寶貴貴的鋁資源。。一般認(rèn)為，，粉煤灰中A12O3高于25%才才有回收價(jià)值值。1320～1400℃CO2濾渣（Ca2SiO4）CaCO3Na2CO3溶液循環(huán)粉煤灰粉磨燒結(jié)自粉化冷卻溶出Na2CO3過(guò)濾NaAlO2粗液脫硅CaO控制過(guò)濾NaAlO2精液碳分過(guò)濾Al2O3·3H2O煅燒Al2O3產(chǎn)品圖5-15石石灰石燒結(jié)結(jié)法提取粉煤煤灰中氧化鋁鋁的工藝流程程（2）粉煤灰灰用作建材和和建材的生產(chǎn)產(chǎn)原料制水泥、制磚、配制制混凝土、輕質(zhì)混凝土土和加氣混凝凝土、骨料等等。質(zhì)量較差差的灰渣可用用來(lái)鋪路，作作基礎(chǔ)以及作作填充料等。。粉煤灰水泥的的組成：粉煤灰+硅酸鹽水泥熟料+適量石膏磨細(xì)粉煤灰水泥不加硅酸鹽水水泥熟料時(shí)，，稱無(wú)熟料水水泥摻入不同比例例的熟料，得得到不同規(guī)格格的水泥粉煤灰粉煤灰砌塊振動(dòng)成型攪拌水生石灰石膏爐渣配料蒸汽養(yǎng)護(hù)拆模圖5-23粉粉煤灰硅硅酸鹽砌塊生生產(chǎn)工藝流程程表5-16粉粉煤灰砌砌塊混合料的的配合比，%粉煤灰爐渣生石灰石膏用水量315512230～36粉煤灰粉煤灰加氣混凝土水生石灰石膏球磨機(jī)高壓養(yǎng)護(hù)模具計(jì)量罐澆注車鋁粉計(jì)量機(jī)球磨機(jī)水泥計(jì)量計(jì)量切割出釜圖5-24粉粉煤灰加加氣混凝土生生產(chǎn)工藝流程程生產(chǎn)密度為500kg/m3的高壓養(yǎng)護(hù)粉粉煤灰加氣混混凝土，其配配合比為：水水泥（525號(hào)硅酸鹽水水泥）10%、生石灰（（有效氧化鈣鈣以14.5%計(jì)）20%、二水石石膏（占水泥泥和石灰用量量）10%、、粉煤灰約70%、鋁粉粉6%、氣泡泡穩(wěn)定劑少量量、水料比0.6～0.7。粉煤灰煤球磨混合攪拌破碎篩分成球烘干燒結(jié)粉煤灰陶粒粘土烘干球磨圖5-25粉粉煤灰陶陶粒生產(chǎn)工藝藝流程據(jù)估計(jì)，每生生產(chǎn)1t粉煤灰陶粒需需用干粉煤灰灰800～850kg（濕粉煤灰1100～1200kg）。一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)m3的粉煤灰陶粒粒廠，每年可可處理干粉煤煤灰6萬(wàn)t左右（濕粉煤煤灰10萬(wàn)t左右）。（3）粉煤灰灰生產(chǎn)化工產(chǎn)產(chǎn)品粉煤灰中SiO2和Al2O3含量較高，可可用于生產(chǎn)化化工產(chǎn)品，如如絮凝劑、分分子篩、白炭炭黑（沉淀SiO2）、水玻璃、無(wú)水水氯化鋁、硫硫酸鋁等。熱解聚合粉煤灰700℃灼燒粉碎篩分（60～100目）細(xì)粉硫酸浸取過(guò)濾蒸發(fā)結(jié)晶分離烘干硫酸鋁鹽酸浸取過(guò)濾烘干粉碎聚合鋁濾渣漂洗干燥粉磨白炭黑直接作水泥填料蒸發(fā)圖5-26粉粉煤灰綜綜合利用工藝藝流程濾液H2SO4溶液硫酸處理鹽析HCl溶液+NH4F粉煤灰酸浸過(guò)濾堿解水玻璃含硅殘?jiān)麼aOH溶液過(guò)濾濾渣濾液濃縮濾液活性白炭黑HCl、NaCl過(guò)濾濾餅烘干沉淀白炭黑凝結(jié)溶膠H2SO4溶液洗滌干燥圖5-27酸酸溶法制制取水玻璃和和白炭黑工藝藝流程活性白炭黑的的化學(xué)組成與與沉淀白炭黑黑相同，但性性能較沉淀白白炭黑優(yōu)越，活性白炭黑是一種超細(xì)、具有高度的的表面活性的的SiO2微粉，其比表表面積為沉淀淀白炭黑的4～5倍，粒徑一般在在0.05μm以下。在橡膠膠中有透明性性和半透明性性，廣泛用于于橡膠、乳膠膠、塑料薄膜膜、皮革、涂涂料、粘合劑劑、合成樹脂脂、造紙、農(nóng)農(nóng)藥、炸藥、、日用化工等等領(lǐng)域，是透透明和彩色膠膠制品中不可可缺少的材料料。而沉淀白炭黑黑：外觀白色無(wú)無(wú)定形微細(xì)粉粉末，其真比比重為2.0～2.6，，熔點(diǎn)1750℃，折光光率1.46。粒徑一般般為10～25μm，含水率小于2%。廣泛用用于橡膠和塑塑料工業(yè)，是是一種較理想想的補(bǔ)強(qiáng)填充充劑。在塑料料工業(yè)中，能能賦予制品以以低的吸水性性和良好的介介電性能。粉煤灰用于制制備吸附材