粉煤灰的处理与资源化

摘 要：根据国内外文献资料调研，分析了粉煤灰的物理化学性质，以及粉煤灰的综合利用情况，综述了粉煤灰制备建筑材料，包括粉煤灰制砖、制各种砌块、制取水泥和混凝土基本材料等；粉煤灰在农业方面可以制成肥料和土壤改良剂；粉煤灰在废水处理和烟气脱硫方面以及环境保护等领域的综合利用现状。

关键词：粉煤灰、物理化学性质、处理、利用、建筑材料、农业、烟气脱硫、废水处理

Resource and the handling of coal ash melt

Abstract: According to domestic and international document information investigation, have analysed the physico-chemical nature of coal ash as well as the comprehensive use condition of coal ash , have summarized the preparation housing materials of coal ash including the system brick of coal ash , make various block and system to take cement and concrete basically material etc.; Fly ash can make fertilizer and the dose of soil improvement in agricultural aspect; coal ash in useless water treatment and the desulphurization of flue gas the fields such as aspect as well as environmental protection synthesize using present situation.

Keyword: FlyCoal ash, physico-chemical nature, handling, use, housing materials, the agricultural desulphurization of flue gas and useless water treatment

引言

粉煤灰是燃煤过程中产生的一种固体废弃物，随着能源需求量的增加，粉煤灰的产生量也与日俱增。近几年来我国电力系统年耗煤约：3．05亿t，年排粉煤灰和灰渣达8 600万t，绝大多数灰渣堆积于灰场，这不仅严重污染环境，也耗费了大量的土地资源。因此长期以来粉煤灰的综合利用成为环境保护领域的一个重要课题。在发达国家粉煤灰资源化程度已很高。美国很早就把粉煤灰与其他矿产并列为主要的矿物资源．并着手从中提取各种金属。我国粉煤灰的利用率相对较低，亦已取得了可喜的成绩。

粉煤灰的物理化学性质

粉煤灰是燃煤颗粒中所含矿物质经历一系列变化形成的。矿物质主要是硅酸盐矿物(粘土、岩盐、长石等)和石英，经高温晶格(除少量石英外)受到破坏而熔融，在表面张力和外部压力作用下变成液滴，逸出锅炉后急骤降温凝固成硅酸盐玻璃态微珠(漂珠、磁珠、沉珠等)。这些微珠混合物夹杂少量单体碳和石英，由烟囱排出形成粉煤灰。粉煤灰的主要化学成分是SIO2，和AI2O3 铝硅酸盐，还含有少见的Fe2O3、CaO、MgO 和未燃尽碳。有些粉煤灰还可能富集了锗、镓、铀、镍、铂等稀有元素。粉煤灰外观类似水泥， 它的成分和细度都将影响其颜色，从乳白色到灰黑色。粉煤灰呈多孔性蜂窝状组织，比表面积较大，一般2500~5000cm2／g。因此具有较高的吸附活性。粉煤灰的颗粒大小为0．5~300 μm。由于煤种、燃烧方式、锅炉构造和收集方式的不同，粉煤灰的粒径、比表面积和化学成分也随之变化。粉煤灰的这些理化特性决定了它可以在许多领域得到利用。我不知道球磨机。

表1 粉煤灰的化学成分(％)

Tab．1 chymic ingredient of coal ash

粉煤灰在建筑材料方面的应用

1、制取粉煤灰水泥和作为混凝土基本材料

由于粉煤灰的主要成分SiO2、Ai203，是不定型的，在常温有水存在的情况下，能与碱金属和碱土金属生“凝硬反应”，所以粉煤灰可以作为一种优良的水泥和混凝土的掺和料使用。尽可能在水泥生产过程中多掺粉煤灰大有好处，因为水泥生产中掺加粉煤灰不存在掺配不均的问题，而且经过机械活化，还可以提高粉煤灰等级，充分发挥其胶凝性，这一点已得到国内外专家的认可。

2、粉煤灰制砖

粉煤灰制砖是我国目前粉煤灰量大面广的项目之一，其特点是工艺简单，建厂速度快，吃灰量大。粉煤灰可以和粘土、页岩、煤矸石分别做成不同类型的烧结砖。用粉煤灰代替部分粘土烧制的砖。它的性能与普通砖相比，强度相同，而重量约轻2O%，导热系数小，能改善物理性质，砖坯不易风裂，易于干燥，可减少晾坯时间和场地，可少用燃料，降低单耗，节约能源。

3、粉煤灰制各种砌块

利用粉煤灰可以制成各种大型砌块和板材。以粉煤灰为主要原料，在加热条件下与石灰、石膏、水泥。骨料等原材料发生反应，转化后的产物具有水硬性，因此砌块便有了必要硬度。生产过程中应因地制宜地选择原料路线和配比。

粉煤灰在道路工程方面的应用

（1） 粉煤灰路面基层材料。粉煤灰石灰类混合料是一种缓凝性的硅酸盐材料，用它铺筑的道路基层将会结成整体层。在一定的温度、湿度下其强度随着龄期而增加。结硬后具有较好的板体性、水稳定性和一定的冰冻稳定性。这种混合料适用于修筑道路基层、底基层。

（2）粉煤灰做路堤。用粉煤灰代土做路堤有全灰和间隔灰(一层土一层灰)两种。由于粉煤灰比土轻，碾压最佳含水范围大，渗透系数大(水份易渗出)，有自硬性等特性，用于路堤可以减轻自重、缩短施工周期，减小路面沉降。

粉煤灰在农业方面的应用

粉煤灰可以改良土壤的质地，使其容重、比重、孔隙度、通气性、渗透率、三相比关系、PH值等理化性质得到改善，可起到增产效果。用粉煤灰改良粘性土、酸性土效果明显。

粉煤灰的农用具有投资少、用量大、需求平稳、潜力大等特点，是适合我国国情的重要综合利用途径，目前，我国粉煤灰的农业应用研究主要是粉煤灰的改土效果和肥料价值。

粉煤灰的组成以微细玻璃为主，细砂约占8O%，所以粉煤灰可以作为土壤改良剂。另外，粉煤灰磁化肥具有明显的增产作用。粉煤灰磁化肥是以粉煤灰为载体，加上有效养分，具有独特磁作用的肥料。其营养丰富，磁化肥便于形成易为作物吸收的营养单元，不仅可以提高化肥的利用率，而且可以大量利用粉煤灰。粉煤灰还可以作农药和农药载体。

粉煤灰作为回填材料

回填用灰量占利用总量的15%左右，主要技术有：粉煤灰综合回填，矿井回填，小垻和码头等的回填。

粉煤灰在烟气脱硫中的应用

近几年来，国内外都在开展利用粉煤灰制高级脱硫剂的研究。粉煤灰中主要成分SiO2、Ai203、Fe20。和CaO在常温有水存在的情况下，细粉末状的火山灰能与碱金属和碱土金属发生“凝硬反应”的特性，被认为是粉煤灰循环利用过程中提高钙基吸收剂利用率的原因所在。

从粉煤灰提取矿物和生产高附加值新材料

(1)从粉煤灰中回收金属鎵

据有关资料显示，回收贵金属镓的途径除了从炼铝、锌、钡、铜过程中回收外，还有一种途径，加气混凝土制砖设备 。即是从富含镜的煤中提取，英国某公司采用还原熔炼-革取法及碱熔一碳酸化法成功从粉煤灰中提取了金属称。我国湘潭大学等开展从粉煤灰中回收藏的项目研究。

(2)从粉煤灰中选取漂珠和漂珠制品

漂珠是粉煤灰中的一种微态轻质、中空、表面光滑，能漂在水面上的珠状颗粒。具有是圆形、微小、空心、轻质、耐磨、耐高温、导热系数小，电绝缘性能好、强度高，无毒无味的特征。漂珠选取工艺有干法、湿法等多种。漂珠具有较高经济价值，选取技术亦不复杂，目前尚无标准。

粉煤灰在环保领域的应用

粉煤灰因其特殊的物理化学性能而被广泛地应用于环保产业。一方面用作开发环保材料；另一方面用于污水处理方面。

1、粉煤灰用于环保材料开发

（1）以粉煤灰为原料制备复合混凝剂。粉煤灰中含有一般在Al2O312%-36%，主要以富铝水玻璃体形式存在。利用粉煤灰作原材料制备各种混凝剂、絮凝剂等水处理材料，关键是如何实现从粉煤灰中获取Al2O3

1)粉煤灰无机絮凝剂：直接溶酸法絮凝剂、加助溶剂溶酸法絮凝剂、粉煤灰无机混凝剂

2)粉煤灰无机高分子絮凝剂，其主要制备聚合氯化铝，聚氯硫酸铝铁、聚铁铝硅絮凝剂以及聚硅酸铝等复合无机高分子混凝剂

（2）利用粉煤灰制造人工沸石和分子筛

粉煤灰和碳酸钠助剂以1：2的比例在800oC的条件下焙烧2h，可碱熔融分解制备合成沸石。利用粉煤灰生产工艺技术与常规生产工艺相比，生产每吨分子筛可节约0.72t三氧化铝、1.8t水玻璃0.8t烧碱，且生产工艺中省去了稀释、沉降、浓缩、过滤等流程，产品品质达道甚至优于化工合成的分子筛。

2、粉煤灰用于废水处理

粉煤灰治理废水及应用，对于环境保护具有非常重要的现实意义。粉煤灰比表面积大、多孔，具有一定的活性基团，其附加作用主要包括物理吸附和化学吸附两种，它能吸附污水中悬浮物、脱除有色物质、降低色度、吸附并除去污水中的耗氧物质。粉煤灰中的Ai2O3。、CaO等活性组分，能与氟生成络合物或生成对氟有絮凝作用的胶体离子，从而具有较好的除氟能力。粉煤灰还具有一定的除臭能力。从某发电厂的试验结果可以看出，粉煤灰对采油废水COD和氨氮去除率超过2O%，经过工业运行充分混合，长时间吸附、沉降过滤及生化处理，效果更佳。

参考文献：

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2、苗泽勤，赵纲．粉煤的综合利用研究【J】．环境保护，1994，(8)：37-38．

3、贺永德.现代煤化工技术手册．北京：化学工业出版社，2004．

4、宗润宽，工慧，苏艳霞等．粉煤灰综合利用开发研究进展[M] ．环境保护，2003，(1)：54—56．

5、牛冬杰、孙晓杰、赵由才.工业固体废物处理与资源化，冶金工业出版社

《工业固体废物处理与资源化》

课 程 论 文

题目： 粉煤灰的处理与资源化

院系： 资源与环境学院

班级： 05级1班

姓名：

学号： 15

2008-5-30