粉煤灰利用部分工藝流程

粉煤灰綜合利用

局部工藝流程

粉煤灰綜合利用網(wǎng)特聘專家嚴(yán)瑞山煤系固體廢物的簡(jiǎn)介煤系固體廢物

煤矸石:煤的開采、加工過程產(chǎn)生。一般每采1t原煤排矸石0.2t。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)有煤礦礦區(qū)中約堆存煤矸石30億噸，每年還以0.8～1.0億噸的速度增加。粉煤灰和鍋爐渣：煤的利用過程〔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粉煤灰和爐渣沉積于爐底高溫?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%粉煤灰的化學(xué)成分(％)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

2.814.971.995.183.537.243.146.026.154.264.643.5147.2848.9151.8746.5162.2656.0350.2252.4050.9848.7057.5945.0812.5437.2556.6160.6347.8059.0432.5529.7528.5230.3119.8025.9225.9726.3728.0927.6821.1227.158.8221.8722.1835.7437.6520.2511.0110.134.5610.457.807.874.586.959.149.457.5612.165.453.278.822.745.684.371.321.051.301.05

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未燃燼碳。含碳一般為5～7%，其中含碳大于10%的電廠占30%高鈣灰：CaO%20%低鈣灰：CaO%<20%高鈣灰活性>低鈣灰作為建材使用時(shí)：

SiO2、Al2O3、Fe2O3含量高為好。對(duì)于低鈣灰：SiO2+Al2O3+Fe2O3>70%對(duì)于高鈣灰：SiO2+Al2O3+Fe2O3>50%

MgO、SO3越低越好粉煤灰的化學(xué)組成是評(píng)價(jià)粉煤灰質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要技術(shù)參數(shù)！粉煤灰的簡(jiǎn)介

粉煤灰的礦物組成

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。

粉煤灰的礦物組成對(duì)其性質(zhì)和應(yīng)用具有很大的影響。玻璃體含量，化學(xué)內(nèi)能，粉煤灰活性游離石灰含量，水化反響能力，粉煤灰活性所以：高鈣灰的活性來源于兩個(gè)方面：玻璃體和CaO而低鈣灰那么主要取決于玻璃體含量的多少。高鈣灰的活性>低鈣灰的活性粉煤灰活性：指粉煤灰在和石灰、水混合后所顯示的凝結(jié)硬化性能。凝結(jié)硬化性能，粉煤灰活性粉煤灰的活性是潛在的，需要激發(fā)劑的激發(fā)才能顯示。常用激發(fā)劑有：石灰、石膏、水泥等石灰激發(fā)機(jī)理：粉煤灰的顆粒組成：粉煤灰是一種微細(xì)的分散物料。大局部呈球狀，外表光滑，微孔較小，小局部為外表粗糙、棱角較多的集合顆粒。因而，粉煤灰顆粒大小不一，形貌各異，主要的為球形顆粒和不規(guī)那么多孔顆粒，且其中90%的顆粒粒度為-40μm或-60μm。根據(jù)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〞球形顆粒：外表光滑，含量多者達(dá)25%，少的僅3～4%，粒徑一般從數(shù)微米到數(shù)千微米，密度和容重均大，在水中下沉，也叫“沉珠〞。不規(guī)那么多孔顆粒多孔鋁硅玻璃體：這類顆粒富含SiO2和Al2O3，是我國(guó)粉煤灰中為數(shù)最多的顆粒，有的多達(dá)70％以上。該顆粒具有較大的比外表積，粒徑從數(shù)十微米到數(shù)百微米，其中有一種密度很小〔<1〕、具有封閉性孔穴的顆粒、能浮于水面上，稱為“漂珠〞。漂珠含量可達(dá)粉煤灰總體積的15～20%，但重量?jī)H為總重量的4～5%，是一種多功能材料。多孔炭粒：呈球狀或碎屑狀、惰性、比重和容重均小、粒徑和比外表積均大，有一定的吸附性?？商崛『笾苯佑米鰹槲絼┗蛎嘿|(zhì)顆粒的活性炭表1粉煤灰中顆粒根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的粗略分類化學(xué)組成按礦物共生組合分類結(jié)構(gòu)類型顆粒名稱

硅鋁質(zhì)玻璃和莫來石顯微圓球狀密實(shí)玻璃微珠玻璃和莫來石石榴狀、微孔環(huán)殼狀、空心球殼狀空心玻璃微珠玻璃和莫來石海綿多孔狀海綿狀玻璃石英、長(zhǎng)石碎屑狀石英、長(zhǎng)石鐵質(zhì)赤鐵礦和磁鐵礦顯微圓球狀鐵質(zhì)微珠碳質(zhì)非晶質(zhì)碳粘連玻璃非晶質(zhì)碳多孔球粒狀碎屑狀多孔碳粒二、粉煤灰的資源化〔1〕回收有價(jià)組分：空心微珠、煤炭、鐵金屬物質(zhì)、A12O3等空心微珠，具有多種優(yōu)異性能：①具耐熱、隔熱、阻燃的特點(diǎn)，是新型保溫、低溫制冷絕熱材料與超輕質(zhì)耐火原料，利用它可生產(chǎn)多種保溫、絕〔隔〕熱、耐火產(chǎn)品。②是塑料，尤其是耐高溫塑料的理想填料，其用于聚氯乙烯制品，可以提高軟化點(diǎn)10℃以上，并提高硬度和抗壓強(qiáng)度。改善流動(dòng)性。用環(huán)氧樹脂作粘結(jié)劑，聚氯乙烯摻合空心微珠材料可制成復(fù)合泡沫材料。用它作聚乙稀、苯乙稀的充填材料，不僅可提高其光澤、彈性、耐磨性，而且具有吸聲、減振和耐磨效果。③空心微珠外表多微孔，可作石油化工的裂化催化劑和化學(xué)工業(yè)的化學(xué)反響催化劑，也可用作化工、醫(yī)藥、釀造、水工業(yè)等行業(yè)的無機(jī)球狀填充劑、吸附劑、過濾劑，它由于硬度大、耐磨性能好，常被作為染料工業(yè)的研磨介質(zhì)，作墻面地板的裝飾材料，利用厚壁微珠還可生產(chǎn)耐磨涂料。在軍工領(lǐng)域，它被用作航天航空設(shè)備的外表復(fù)合材料和防熱系統(tǒng)材料，并常被用于坦克剎車。④空心微珠比電阻高，且隨溫度升高而升高，是電瓷和輕型電器絕緣材料的極好原料，利用它可制成絕緣陶瓷和渣絨絕緣物。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)微珠精選掃選圖1粉煤灰中空心微珠的分選流程粉煤灰中含有50～80%的空心玻璃微珠漂珠：480kg/m3厚壁空心微珠：沉珠：800kg/m3分選煤炭：浮選和電選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，用松油為起泡劑回收率85～94%，精煤熱值>20950kJ/kg，每噸精煤本錢約10元，浮選回收的精煤具有一定的吸附性，可直接作吸附劑，也可用于制作粒狀活性炭。尾灰含炭量小于5%在高壓電場(chǎng)的作用下發(fā)生煤、灰別離的過程。電選回收炭要求干料，水分小于1%，溫度保持在80℃以上。靜電分選炭回收率一般在85%～90%，發(fā)熱量在2093kJ/kg以上，尾灰含炭量在5.5%左右，噸回收本錢約為1.65元?；厥彰禾亢蟮幕以谧鹘ㄖ鲜褂谩７勖夯译娺x機(jī)煤炭尾灰

煤與灰的介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是粉煤灰的主要成分，一般含17～35%，可作為珍貴的鋁資源。一般認(rèn)為，粉煤灰中A12O3高于25%才有回收價(jià)值。CO2濾渣（Ca2SiO4）CaCO31320～1400℃Na2CO3溶液循環(huán)粉煤灰粉磨燒結(jié)自粉化冷卻溶出Na2CO3過濾NaAlO2粗液脫硅CaO控制過濾NaAlO2精液碳分過濾Al2O3·3H2O煅燒Al2O3產(chǎn)品圖2石灰石燒結(jié)法提取粉煤灰中氧化鋁的工藝流程〔2〕粉煤灰用作建材和建材的生產(chǎn)原料制水泥、制磚、配制混凝土、輕質(zhì)混凝土和加氣混凝土、骨料等。質(zhì)量較差的灰渣可用來鋪路，作根底以及作填充料等。粉煤灰水泥的組成：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泥熟料時(shí)，稱無熟料水泥摻入不同比例的熟料，得到不同規(guī)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3粉煤灰硅酸鹽砌塊生產(chǎn)工藝流程以粉煤灰、石灰、石膏為膠凝材料，煤渣、高爐渣為骨料，加水?dāng)嚢?、振?dòng)成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的墻體材料

表2粉煤灰砌塊混合料的配合比，%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4粉煤灰加氣混凝土生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)密度為500kg/m3的高壓養(yǎng)護(hù)粉煤灰加氣混凝土，其配合比為：水泥〔525號(hào)硅酸鹽水泥〕10%、生石灰〔有效氧化鈣以14.5%計(jì)〕20%、二水石膏〔占水泥和石灰用量〕10%、粉煤灰約70%、鋁粉6%、氣泡穩(wěn)定劑少量、水料比0.6～0.7。粉煤灰煤球磨混合攪拌破碎和篩分成球烘干燒結(jié)粉煤灰陶粒粘土烘干球磨圖

5粉煤灰陶粒生產(chǎn)工藝流程

據(jù)估計(jì)，每生產(chǎn)1t粉煤灰陶粒需用干粉煤灰800～850kg〔濕粉煤灰1100～1200kg〕。一個(gè)年產(chǎn)10萬m3的粉煤灰陶粒廠，每年可處理干粉煤灰6萬t左右〔濕粉煤灰10萬t左右〕?！?〕粉煤灰生產(chǎn)化工產(chǎn)品粉煤灰中SiO2和Al2O3含量較高，可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，如絮凝劑、分子篩、白炭黑〔沉淀SiO2〕、水玻璃、無水氯化鋁、硫酸鋁等。熱解聚合粉煤灰700℃灼燒粉碎篩分（60～100目）細(xì)粉硫酸浸取過濾蒸發(fā)結(jié)晶分離烘干硫酸鋁鹽酸浸取過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

6粉煤灰綜合利用工藝流程

H2SO4溶液硫酸處理鹽析HCl溶液+NH4F粉煤灰酸浸過濾堿解水玻璃含硅殘?jiān)麼aOH溶液過濾濾渣濾液濃縮濾液活性白炭黑濾液HCl、NaCl過濾濾餅烘干沉淀白炭黑凝結(jié)溶膠H2SO4溶液洗滌干燥圖7

酸溶法制取水玻璃和白炭黑工藝流程

活性白炭黑的化學(xué)組成與沉淀白炭黑相同，但性能較沉淀白炭黑優(yōu)越，活性白炭黑是一種超細(xì)、具有高度的外表活性的SiO2微粉，其比外表積為沉淀白炭黑的4～5倍，粒徑一般在0.05μm以下。在橡膠中有透明性和半透明性，廣泛用于橡膠、乳膠、塑料薄膜、皮革、涂料、粘合劑、合成樹脂、造紙、農(nóng)藥、炸藥、日用化工等領(lǐng)域，是透明和彩色膠制品中不可缺少的材料。而沉淀白炭黑：外觀白色無定形微細(xì)粉末，其真比重為2.0～2.6，熔點(diǎn)1750℃，折光率1.46。粒徑一般為10～25μm，含水率小于2%。廣泛用于橡膠和塑料工業(yè)，是一種較理想的補(bǔ)強(qiáng)填充劑。在塑料工業(yè)中，能賦予制品以低的吸水性和良好的介電性能。粉煤灰用于制備吸附材料粉煤灰玻璃體的外觀呈蜂窩狀，空穴較多，內(nèi)部具有較為豐富的孔隙，且比外表積大，具有一定的吸附能力。但原狀粉煤灰吸附效果不理想，通過改性