煤炭行業(yè)固體廢棄物的處理與利用

會(huì)計(jì)學(xué)1煤炭行業(yè)固體廢棄物的處理與利用內(nèi)容粉煤灰(coalash)的處理和利用1煤矸石(gangue)的處理與利用2第1頁(yè)/共18頁(yè)一、粉煤灰(coalash)的處理和利用粉煤灰的性質(zhì)與成分粉煤灰的分選處理粉煤灰的利用第2頁(yè)/共18頁(yè)1.粉煤灰的性質(zhì)與成分粉煤灰是以煤為燃料的火力發(fā)電廠排出的廢棄物。電廠煙氣經(jīng)除塵器收集的細(xì)灰稱(chēng)為粉煤灰或飛灰。由爐底排出的廢渣稱(chēng)為爐渣或熔渣。每一萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組排灰渣量約為0.9～1.0萬(wàn)噸。粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，具有火山灰活性。粉煤灰的化學(xué)成分類(lèi)似于粘土,主要有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和未燃盡的煤炭，以SiO2和A12O3為主要成分。第3頁(yè)/共18頁(yè)

2.粉煤灰的分選處理（1）未燃碳的分選（2）鐵質(zhì)產(chǎn)品的分選（3）空心微珠(hollowmicrosphere)的分選（4）分選產(chǎn)品的應(yīng)用第4頁(yè)/共18頁(yè)（1）未燃碳的分選目前我國(guó)有許多電廠的粉煤灰中有較多的未燃碳，表現(xiàn)在粉煤灰中有較高的燒失量，可達(dá)10～30％。未燃碳的存在既是資源的浪費(fèi)，也對(duì)粉煤灰的利用帶來(lái)不利影響。未燃碳的分選技術(shù)主要有：干排灰采用電選，濕排灰采用浮選的方法。a.干排灰采用電選粉煤灰電選脫碳是利用粉煤灰中的碳粒和灰粒導(dǎo)電性能的差異進(jìn)行的。采用圓筒形電選機(jī)。當(dāng)粉煤灰進(jìn)入高壓直流電場(chǎng)后，碳粒、灰粒均帶上電荷。導(dǎo)電性能比較好的碳粒與旋轉(zhuǎn)的金屬圓筒接觸時(shí)，將所帶電荷傳遞給圓筒，隨著旋轉(zhuǎn)的慣性離心力和重力的作用，掉入圓筒前部的碳粒收集槽中。導(dǎo)電性能較差的灰粒不能將所帶的電荷給出，而繼續(xù)荷電，在電場(chǎng)力作用下，克服離心力和重力的作用而吸附在圓筒上，隨著圓筒和旋轉(zhuǎn)被帶到圓筒后部，用毛刷強(qiáng)行刷落，掉入灰收集槽中，達(dá)到碳粒、灰粒分離的目的。b.濕排灰采用浮選的方法碳顆粒的表面是疏水親油的，灰粒表面是親水的。利用粉煤灰中碳粒與灰粒的表面疏水、親水特性，在浮選藥劑的作用下并借助于浮選劑所產(chǎn)生的氣泡，將二者分離。第5頁(yè)/共18頁(yè)（2）鐵質(zhì)產(chǎn)品的分選粉煤灰中的鐵質(zhì)礦物主要有金屬鐵粒，磁鐵礦、赤鐵礦等氧化鐵礦物。通常呈溶融狀的滾圓小球珠，約占鐵礦物的90％，粒徑約為0.06～0.1mm，單一的磁鐵礦形成的圓球粒僅占約10％，粒徑約為0.007～0.02mm，主要是磁鐵礦、赤鐵礦、硅化鐵和非金屬礦物組成的小球粒，形態(tài)有磁鐵礦形成的空心球粒，中間核部由硅化鐵等礦物充填，磁鐵礦呈規(guī)則的格子狀，格子空間由非金屬礦物充填，小球粒邊緣為赤鐵礦。粉煤灰中的鐵質(zhì)通常用磁選機(jī)分選，也可用搖床，磁力脫水槽，球磨—細(xì)篩等工藝分選。第6頁(yè)/共18頁(yè)（3）空心微珠(hollowmicrosphere)的分選空心微珠分選方法有干法機(jī)械分選和濕法分選兩種。干法機(jī)械分選：通常用立式倒寶塔式分選工藝。分選裝置由磁選、電選、風(fēng)選、篩選和收塵五部分組成，按成分、粒徑、電磁性、比重差異分選出鐵氧化物、碳粒、空心薄壁、空心厚壁球，灰分等五種產(chǎn)品。濕法分選：a.用浮選法脫除細(xì)碳粒b.用重力沉降法分選漂珠微珠和尾灰漂珠粒徑大，容重小，比重，可以漂浮水面進(jìn)行回收，玻璃微珠顆粒小，容重大，采用重力沉降分選并與尾灰分離。第7頁(yè)/共18頁(yè)（4）分選產(chǎn)品的應(yīng)用a.碳粒利用摻入原煤中，返回鍋爐作燃料選出的碳粒，精碳含量高，呈多孔狀，可作為吸附劑或制造活性碳，經(jīng)試驗(yàn)，直接作含重金屬?gòu)U水的吸附劑，對(duì)Hg、Cd、Pb的去除率都很高，而且對(duì)氰化物，硫化學(xué)，CO，P等均有吸附凈化作用。用于碳素材料制品：煤質(zhì)活性碳，碳球還原劑，鑄模粉，碳化煤球，粘土內(nèi)燃磚等。b.空心微珠應(yīng)用作為塑料，特別耐高溫塑料的填料生產(chǎn)建筑防火涂料。生產(chǎn)剎車(chē)片等各種耐磨制品?？勺鞔杉拜p型電氣絕緣材料。c.鐵質(zhì)的應(yīng)用：煉鐵原料d.尾灰應(yīng)用：用于海港工程、水工工程、建筑墻體材料。第8頁(yè)/共18頁(yè)3.粉煤灰的利用粉煤灰水泥(flyashcement)粉煤灰混凝土(flyashconcrete)非燒結(jié)粉煤灰硅酸鹽制品(calciumsilicateconcrete)粉煤灰燒結(jié)磚(bakedbrick)粉煤灰在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：a.粉煤灰改良土壤b.粉煤灰肥料粉煤灰筑路(constructaroad)粉煤灰制分子篩(molecularsieve)第9頁(yè)/共18頁(yè)二、煤矸石(gangue)的處理與利用煤矸石的概述煤矸石的處理方法煤矸石的利用第10頁(yè)/共18頁(yè)1.煤矸石的概述煤矸石是雜有可燃物質(zhì)的巖石，其含煤量一般不超過(guò)20％，發(fā)熱量在837～4187KJ／kg之間?；曳诌_(dá)60％以上。在采煤或洗煤過(guò)程中作為廢石排出，一般每采一噸原煤排矸石約為0.2噸。我國(guó)已堆積的煤矸石達(dá)10億噸以上。2000年我國(guó)原煤產(chǎn)量達(dá)12億噸，煤矸石達(dá)2億噸以上。我國(guó)煤矸石利用率低，利用率不到20％，大部分堆積存放，形成大大小小的煤矸石山，侵占農(nóng)田、山溝、坡地，自燃煤矸石放出的煙灰粉塵及SO2等有害氣體污染大氣、水體，造成酸雨。從我國(guó)目前利用情況看，技術(shù)成熟、利用量比較大的途徑是生產(chǎn)建筑材料，主要是生產(chǎn)水泥和燒結(jié)磚。煤矸石按其來(lái)源分為為三類(lèi)：掘進(jìn)矸石、開(kāi)采矸石、洗選矸石。煤矸石在堆放過(guò)程中，由于其中可有—定量的可燃組分緩慢氧化、自燃，故又分為：自燃矸石和末燃矸石。

煤矸石主要由碳質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖構(gòu)成，主要礦物有高嶺石、水云母(伊利石)、蒙脫石、綠泥石、長(zhǎng)石、石英、方解石、黃鐵礦、白鐵礦等礦物。第11頁(yè)/共18頁(yè)2.煤矸石的處理方法難以綜合利用的煤矸石可以充填礦井，荒山溝谷和坍陷區(qū)，或覆土造田。暫時(shí)不能利用的煤矸石可以覆土、植樹(shù)。自燃煤矸石可以澆灑石灰水，進(jìn)行酸堿中和制止自燃。第12頁(yè)/共18頁(yè)3.煤矸石的利用（1）煤矸石代替燃料煤矸石含有一定數(shù)量的固定炭和揮發(fā)分，一般燒失量在10%～30%，發(fā)熱量可達(dá)4119～1216MJ/kg，所以，煤矸石可用來(lái)代替燃料。四川永榮礦務(wù)局發(fā)電廠用煤矸石摻入發(fā)電，5年間利用煤矸石2214萬(wàn)t，相當(dāng)于節(jié)約原煤17萬(wàn)t。近10年來(lái)，煤矸石被用于代替燃料的比例相當(dāng)大，一些礦山的矸石山甚至消失。目前，采用煤矸石作燃料的工業(yè)生產(chǎn)主要由以下4個(gè)方面：化鐵、燒鍋爐、燒石灰及回收煤炭。（2）生產(chǎn)水泥煤矸石中的二氧化硅、三氧化二鋁及三氧化二鐵的總含量一般在80%以上，它是一種天然粘土質(zhì)原料，可以代替粘土配料燒制普通硅酸鹽水泥、特種水泥和無(wú)熟料水泥等。（3）煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚。燒結(jié)磚以煤矸石為主要原料，一般占坯料質(zhì)量的80%以上，有的甚至全部以煤矸石為原料，有的外摻少量粘土，其各種原料的參考配比為：煤矸石70%～80%，粘土10%～15%，砂10%～15%。有的利用純煤矸石。適用制燒結(jié)磚的煤矸石化學(xué)成分有一定的要求。一般要求二氧第13頁(yè)/共18頁(yè)化硅含量在50%～70%，三氧化二鐵含量在2%～8%，氧化鎂含量在3%以下，硫含量在1%以下，鉀、鈉等的主要物理性能也應(yīng)滿(mǎn)足適當(dāng)?shù)囊螅苄灾笖?shù)一般為7%～15%，發(fā)熱量一般為318～5MJ/kg。（4）煤矸石生產(chǎn)輕骨料輕骨料是為了減少混凝土的相對(duì)密度而選用的一類(lèi)多孔骨料，輕骨料應(yīng)比一般卵石、碎石的密度小得多，有些輕骨料甚至可以浮在水上。用煤矸石生產(chǎn)輕骨料的工藝大致可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是用燒結(jié)劑生產(chǎn)燒結(jié)型的煤矸石多孔燒結(jié)料；另一類(lèi)是用回轉(zhuǎn)窖生產(chǎn)膨脹型的煤矸石陶粒。（5）生產(chǎn)煤矸石棉煤矸石棉是利用煤矸石和石灰為原料，經(jīng)高溫融化，噴吹而成的一種建筑材料。其原料配比為：煤矸石60%、石灰石40%，或煤矸石60%、石灰石30%、螢石6%～10%。煤矸石的熔化設(shè)備可采用以焦炭為燃料的沖天爐。焦炭與原料的配比為1∶213～5。（6）制結(jié)晶三氯化鋁。結(jié)晶三氯化鋁是以煤矸石和化工工業(yè)副產(chǎn)品鹽酸為主要原料，經(jīng)過(guò)破碎、焙燒、磨碎、酸浸、沉淀、濃縮結(jié)晶和脫水等生產(chǎn)工藝而制成。結(jié)晶三氯化鋁分子式為AlCl3·6H2O，外觀為淺黃色結(jié)晶顆粒，易溶于水，是一種新型凈水劑，制取結(jié)晶三氯化鋁的煤矸石要求含鋁量較高第14頁(yè)/共18頁(yè)含鐵量較低。煤矸石在酸浸前須經(jīng)焙燒，脫掉附著水和結(jié)晶水，改變晶體結(jié)構(gòu)使之活化，以利酸浸。將焙燒后的煤矸石渣排到?jīng)鲈鼒?chǎng)自然冷卻后，送入球磨機(jī)磨碎。然后經(jīng)過(guò)酸浸、沉淀、過(guò)濾、濃縮結(jié)晶和脫水，就得到三氯化鋁結(jié)晶。（7）制水玻璃用煤矸石制水玻璃的特點(diǎn)是煤矸石經(jīng)鹽酸處理后，渣中的二氧化硅活性提高，在較低壓力或常壓下即可與液體燒堿反應(yīng)生成水玻璃。水玻璃可廣泛應(yīng)用于紙制品、建筑等行業(yè)，也可進(jìn)一步壓蒸、碳酸化、中和等加工過(guò)程生產(chǎn)出橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑。（8）生產(chǎn)硫酸銨煤矸石內(nèi)的硫化鐵在高溫下生成二氧化硫，再氧化而生成三氧化硫，三氧化硫遇水生成硫酸，并與氨的化合物生成硫酸銨。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，這種硫酸銨是一種很好的肥料。用煤矸石生產(chǎn)硫酸氨的生產(chǎn)工藝包括焙燒、選料粉碎、浸泡過(guò)濾、中和、濃縮結(jié)晶、干燥包裝和成品。（9）制備分子篩利用煤矸石制備分子篩主要是利用煤矸石中高含量的三氯化鋁的特點(diǎn)，在煤矸石經(jīng)過(guò)破碎、磨細(xì)、煅燒、堿浸、沉淀、濃縮結(jié)晶和脫水干燥等流程后可制得0.4nm分子篩。0.4nm分子篩可廣泛用于洗滌助劑，代替原來(lái)使用的三聚磷酸鈉，從而減少毒性，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。