可再生資源作為生產(chǎn)陶粒的原料簡述

可再生資源作為生產(chǎn)陶粒的原料簡述一粉煤灰：（爐底灰）定義：煤炭在鍋爐中燃燒后，經(jīng)除塵器（靜電除塵、布袋除塵）除塵后沉淀在除塵器內不同粒徑的細灰。粉煤灰的燃燒過程：煤粉在爐膛中呈懸浮狀態(tài)燃燒，燃煤中的絕大部分可燃物都能在爐內燒盡，而煤粉中的不燃物（主要為灰分）大量混雜在高溫煙氣中。這些不燃物因受到高溫作用而部分熔融，同時由于其表面張力的作用，形成大量細小的球形顆粒。在鍋爐尾部引風機的抽氣作用下，含有大量灰分的煙氣流向爐尾。隨著煙氣溫度的降低，一部分熔融的細粒因受到一定程度的急冷呈玻璃體狀態(tài)，從而具有較高的潛在活性。在引風機將煙氣排入大氣之前，上述這些細小的球形顆粒，經(jīng)過除塵器，被分離、收集，即為粉煤灰。粉煤灰的化學組成：我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等，此外還有P2O5等。其中氧化硅、氧化鈦來自黏土，頁巖；氧化鐵主要來自黃鐵礦；氧化鎂和氧化鈣來自與其相應的碳酸鹽和硫酸鹽。粉煤灰的元素組成（質量分數(shù)）為：O247.83%，Si11.48%?31.14%，Al6.40%?22.91%，F(xiàn)e1.90%?18.51%，Ca0.30%?25.10%，K0.22%?3.10%，Mg0.05%?1.92%，Ti0.40%?1.80%，S0.03%?4.75%，Na0.05%?1.40%，P0.00%?0.90%，Cl0.00%?0.12%，其他0.50%?29.12%。由于煤的灰分變化范圍很廣，而且這一變化不僅發(fā)生在來自世界各地或同一地區(qū)不同煤層的煤中，甚至也發(fā)生在同一煤礦不同的部分的煤中。因此，構成粉煤灰的具體化學成分含量，也就因煤的產(chǎn)地、煤的燃燒方式和程度等不同而有所不同。其主要化學組成見下表。我國電廠粉煤灰化學組成%成分SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2OK2O燒失量范圍34?5414?431.4?60.4?70.2?2.40?1.60.1?4.30.02?2.140.6?14.2均值4428.53.73.71.20.81.21.087.4粉煤灰的活性主要來自活性SiO2（玻璃體SiO2）和活性A12O3（玻璃體A12O3）在一定堿性條件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性A12O3和f-CaO（游離氧化鈣）都是活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏（CaSO4）的形式存在，它對粉煤灰早期強度的發(fā)揮有一定作用，因此粉煤灰中的硫對粉煤灰活性也是有利組成。粉煤灰中的鈣含量在3%左右，它對膠凝體的形成是有利的。國外把CaO含量超過10%的粉煤灰稱為C類灰，而低與10%的粉煤灰稱為F類灰。C類灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材，F(xiàn)類灰常作混凝土摻和料，它比C類灰使用時的水化熱要低。粉煤灰中少量的MgO、Na2O、K22O等生成較多玻璃體，在水化反應中會促進堿硅反應。但MgO含量過高時，對安定性帶來不利影響。粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一種惰性物質不僅對粉煤灰的活性有害，而且對粉煤灰的壓實也不利。過量的Fe2O3對粉煤灰的活性也不利。粉煤灰的礦物組成：由于煤粉各顆粒間的化學成分并不完全一致，因此燃燒過程中形成的粉煤灰在排出的冷卻過程中，形成了不同的物相。比如：氧化硅及氧化鋁含量較高的玻璃珠在鐵礦，另外，粉煤灰中品體礦物的含量與粉煤灰冷卻速度有關。一般來說，冷卻速度較快時，玻璃體含量較多：反之，玻璃體容易析品?？梢姡瑥奈锵嗌现v，粉煤灰是品體礦物和非品體礦物的混合物。其礦物組成的波動范圍較大。一般品體礦物為石英、莫來石、磁鐵礦、氧化鎂、生石灰及無水石膏等，非品體礦物為玻璃體、無定形碳和次生褐鐵礦，其中玻璃體含量占50%以上。粉煤灰的結構：粉煤灰的結構是在煤粉燃燒和排出過程中形成的，比較復雜。在顯微鏡下觀察，粉煤灰是品體、玻璃體及少量未燃炭組成的一個復合結構的混合體?；旌象w中這三者的比例隨著煤燃燒所選用的技術及操作手法不同而不同。其中結品體包括石英、莫來石、磁鐵礦等；玻璃體包括光滑的球體形玻璃體粒子、形狀不規(guī)則孔隙少的小顆粒、疏松多孔且形狀不規(guī)則的玻璃體球等；未燃炭多呈疏松多孔形式。粉煤灰的性質：物理性質：粉煤灰的物理性質包括密度、堆積密度、細度、比表面積、需水量等，這些性質是化學成分及礦物組成的宏觀反映。由于粉煤灰的組成波動范圍很大，這就決定了其物理性質的差異也很大。粉煤灰的基本物理特性項目范圍均值密度/（g/cm3） 1.9?2.9堆積密度/（g/cm3） 0.531?1.261比表面積（cm2/g）氮吸附法800?19500透氣法 1180?6530原灰標準稠度/% 27.3?66.7需水量/% 89?13028d抗壓強度比/% 37?85粉煤灰的物理性質中，細度和粒度是比較重要的項目。它直接影響著粉煤灰的其他性質，粉煤灰越細，細粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的細度影響早期水化反應，而化學成分影響后期的反應。化學性質：粉煤灰是一種人工火山灰質混合材料，它本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當以粉狀及水存在時，能在常溫，特別是在水熱處理（蒸汽養(yǎng)護）條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發(fā)生化學反應，生成具有水硬膠凝性能的化合物，成為一種增加強度和耐久性的材料。粉煤灰的存在形態(tài)：粉煤灰是以顆粒形態(tài)存在的，且這些顆粒的礦物組成、粒徑大小、形態(tài)各不相同。人們通常將其形狀分為珠狀顆粒和渣狀顆粒兩大類。根據(jù)北京科技大學宋存義等用掃描式電子顯微鏡的觀察表明，粉煤灰由多種粒子構成，其中珠狀顆粒包括空心玻珠（漂珠）、厚壁及實心微珠（沉珠）、鐵珠（磁珠）、炭粒、不規(guī)則玻璃體和多孔玻璃體等五大品種。其中不規(guī)則玻璃體是粉煤灰中較多的顆粒之一，大多是由似球和非球形的各種渾圓度不同的粘連體顆粒組成。有的粘連體斷開后，其外觀和性質與各種玻璃球形體相同，其化學成分則略有不同。多孔玻璃體形似蜂窩，具有較大的表面積，易黏附其他碎屑，密度較小，熔點比其他微珠偏低，其顏色由乳白至灰色不等。在掃描式電子顯微鏡下可以比較容易地觀察到不規(guī)則玻璃體的存在。渣狀顆粒包括海綿狀玻璃渣粒、炭粒、鈍角顆粒、碎屑和粘聚顆粒等五大品種。正是由于這些顆粒各自組成上的變化，組合上的比例不同，才直接影響到粉煤灰質量的優(yōu)劣。二電解灰（鋁灰、錳灰等）：采用電解工藝（或真空鑄造工藝）生產(chǎn)有色金屬（鋁灰、錳灰等）后從煙氣通過吸集回收的粉塵或熔渣經(jīng)冷加工的粉塵。例如鋁灰中其主要成分為Al15?20%，其他A12O3、SiO2、MgO、CaO、Fe2O3等。我們通過物理化學分析與其它固體廢棄物科學配置，燒結出適合各領域的產(chǎn)品（如鋁灰、粉煤灰等配置燒結成蓄熱球用于節(jié)能余熱回收，如鋁灰、錳灰、粉煤灰等配置燒結成石油壓裂支撐劑用于石油開采）。三礦渣、鋼渣、磁選污泥：高爐礦渣是煉生鐵（鑄造生鐵、煉鋼生鐵、特種生鐵）時從高爐中排出的一種廢渣，成分由脈石、灰分、助熔劑和其他不能進入生鐵的雜質組成，其化學成屬于硅酸鹽質材料。水淬（驟冷）成粒狀礦渣（水渣）具有潛在的水硬膠凝性能，經(jīng)磨細成粉（10?45pm粒度可作為高性能混凝土添加料，45?120pm粒度可作為燒結陶粒原料，也可作為復合水泥的輔助料）的礦渣粉是優(yōu)質建材原料。鋼渣是煉鋼（轉爐煉鋼、電爐煉鋼、平爐煉鋼）時排出的一種廢渣，主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等氧化物組成，主要礦物相為硅酸三鈣、硅酸二鈣、硅鎂橄欖石、鈣鎂薔薇輝石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，還有少量游離氧化鈣、金屬鐵、氟磷灰石等。鋼渣在溫度1500?1700°C下形成，高溫下呈液態(tài)，緩慢冷卻后呈塊狀，一般為深灰、深褐色。鋼渣主要用于鋪路和建材原料，首先回收鐵等金屬，也可用于鐵水予處理脫磷、污水除磷、銅等重金屬。磨細成粉可作為鋼渣水泥和燒結陶粒原料。磁選（浮選、重選）污泥是鐵礦石（磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦）經(jīng)過破碎、磨碎、選礦（磁選、浮選、重選）等加工處理成鐵精粉外，由水沖走沉淀下的泥狀物。磁選（浮選、重選）污泥成分主要是各鐵礦石（磁鐵礦一化學式Fe3O4、赤鐵礦--化學式Fe2O3、褐鐵礦--化學式Fe2O3.H2O、菱鐵礦--化學式FeCO3）選出鐵精粉外的脈石（一般為石英及硅酸鹽類氧化物）、殘留鐵氧化物及雜質。由于原鐵礦石來源、礦類、性能等不同，選礦工藝不同，所排出的污泥成分也不相同，所以在采用上述污泥作為燒結陶粒原料時，首先要進行理化性能分析、含水率測定，根據(jù)實際狀況進行科學配置和工藝方案確定。城市污泥、淤泥：污泥是污水處后的附屬品，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成極其復雜的非均質體；淤泥是河湖畏期沉淀的動植物殘體腐化、細菌菌體、河底泥沙、膠體等組成極其復雜的非均質體。隨著我國經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展，以工、農(nóng)業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)資源、能源和環(huán)境對社會壓力越來越突出，城鎮(zhèn)化的迅速擴展、人口集聚、社居環(huán)境的改善，也加大生態(tài)平衡矛盾。其中為解決人類生存、生活、生產(chǎn)所需的、不可缺少的水資源（其儲量有限、不可替代、不可再生），提高我國人均淡水量，就必須加大對水源地的保護、防止污染，采用國際先進工藝技術、治理污水、工業(yè)廢水，提高淡水利用率。但同時產(chǎn)生大量污泥、淤泥需進一步綜合利用。污泥、淤泥中含有大量的N、P、K、Ca及有機質，而N、P以有機態(tài)為主，同時污泥、淤泥中還有許多植物生長所必須的微量元素，可以緩慢釋放，具有畏效性。因此污泥、淤泥是很好的有機肥源和土壤改良劑。但由于污泥、淤泥中同時含有大量的病原菌。寄生蟲（卵、Cu、Zn、Cu、Hg等重金屬、鹽類以及多氯聯(lián)苯、二恕英、放射性元素等難降解的有毒有害物及氣體，對環(huán)境（空氣、大氣、地下水、土壤）；動植物繁殖、生長；人類的身心健康及子孫后代造成危害。四表征污泥、淤泥性質的主要指標是含水率與含固率（含水率>85%,污泥、淤泥呈流狀；65?85%,污泥、淤泥呈塑態(tài)；V65%,污泥、淤泥呈固態(tài)）；揮發(fā)性固體（VSS、有機物含量越高，穩(wěn)定性越差）；有毒有害物質；脫水性能等。按照污泥、淤泥的成分、性能，常規(guī)處理為填埋、焚燒、海洋投放、地下廢礦井回填等，但仍不理想。我們建議首先處理（濃縮、脫水、干化、穩(wěn)定、調理等）后、制作綠色復混肥或添加一定量煤粉制作燃料，若都不行、可粉磨作為燒結陶粒原料。五煤砰石：是采煤、掘進、洗煤過程中排出的固體廢棄物。是由于地殼變遷將植物的遺體長期壓在地下而形成煤的同時，由于沉積速度不同，在煤層上下沉積著泥沙層與煤伴生的一種含碳20?30%、具有低發(fā)熱值（500?2000卡/克）、含有腐殖酸，由碳質頁巖、泥質頁巖、砂質頁巖的混合物。作為天然固態(tài)巖石集合體，煤砰石是由無機質和少量有機質組成的混合物，除去可燃物外，其灰渣以硅鋁為主的類似硅酸鹽材料。化學成分為SiO252?68%；A12O311?36%；Fe2O32.28?14.63%；ICaO0.42?2.32%；MgO0.44?2.41%；TiO20.9?4%；P2O50.007?0.24%；K2O+Na2O1.45?3.9%；還有其它微量元素（Cu0.001%、Pb0.01?0.001%、Mn0.001%、Ni0.01?0.003%、V0.03?0.01%、Zn0.001%、Cr0.001?0.0001%等）。隨煤層所在地層不同，煤砰石中含有各類巖石，主要有粘土礦物（粘土巖石、砂巖類）、碎屑礦物（石英、長石、云母、巖屑）、碳酸鹽類、鋁質鹽類、黃鐵礦、硫酸銅、碳粒等。故可把煤砰石看成一種硬質粘土礦物，其中雜質主要為鐵鈦氧化物。煤砰石顏色根據(jù)成分可為黑、黑灰、黃灰、黑褐、灰白等。煤砰石由于畏期堆放，砰石內部熱量積累超過煤的燃點（360笆）、產(chǎn)生自燃破壞生態(tài)，并排放出大量有害氣