粉煤灰的资源化利用

粉煤灰的综合利用环监1304班尹伟1380180368粉煤灰粉煤灰粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。粉煤灰危害大污染类别调查案例所属电厂水污染东郊八队，井水在10年前受到灰场污染，无法饮用。灰坝里的积水排到村里的水塘，电厂在附近围上了铁丝网。赤峰热电厂马邑村，鱼塘受到粉煤灰渗滤液影响碱化，无法养鱼。农田中出现碱水洼神头二电厂土地污染兴隆坡，在覆土的灰场上种菜很困难，因为浅层土下方的灰层贮水能力差，地不抗旱，只能多浇水，种植成本太高。党留庄溢流排放口外的水沟附近没有任何防范措施。距离党留庄灰场5公里范围内有奶牛基地，健康种植基地，一级饮水源，有机农场。元宝山电厂大同二电厂空气污染兴隆坡，由于距离灰坝过近，每到起风时，灰刮到草上，牛吃了之后会掉奶。元宝山电厂健康影响九泉村，粉煤灰渗滤液污染地下水体，致使许多居民都不同程度地患有牙病、皮肤病、关节炎、颈椎病、肩周炎等疾病。丰镇电厂其它影响水磨头村，甘雨沟，地下水位太高让村子里的地窖全部浸水，房屋地基也因浸泡开始变形、裂缝，部分房屋已经倒塌。陡河电厂粉煤灰污染调查砷Arsenic多种癌症，皮肤色变，手疣钡Barium肠胃问题，肌无力，心脏损伤硼Boron生殖疾病，胃肠道疾病铬Chromium癌症，溃疡及其它胃病铅Lead智力下降，神经系统损伤，发育和行为问题锰Manganese神经系统损伤，肌肉问题，智力缺陷汞Mercury认知障碍，发育迟缓，行为问题钼Molybdenum矿物质失衡，贫血，发育缺陷钒Vanadium出生缺陷，肺/喉/眼睛疾病钴Cobalt肺/心脏/肝脏/肾疾病，皮炎锌Zinc肠胃问题，生殖疾病锑Antimony刺激眼部、心脏损伤，肺病镉Cadmium肺病，肾病，癌症镍Nickel癌症，肺病，过敏反应硒Selenium出生缺陷，影响儿童骨骼生长有毒金属对人体影响第一阶段粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的挥发分，首先自矿物质与固体碳连接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔型炭粒。此时的煤灰，颗粒状态基本保持原煤粉的不规则碎屑状，但因多孔型性，使其表面积更大。产生过程产生过程第二阶段伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍维持与多孔炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。第三阶段随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃体转变为一密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。最后形成的粉煤灰(其中80%～90%为飞灰，10%～20%为炉底灰)是外观相似，颗粒较细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣。这些东西有足够的重量，燃烧带跑到炉子的底部。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。组成：目前，粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，还可用作农业肥料和土壤改良剂，回收工业原料和作环境材料。粉煤灰的应用：资源化在水泥工业和混凝土工程中的应用粉煤灰代替粘土原料生产水泥，由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰加入适量石膏磨细制成的水硬胶凝材料，水泥工业采用粉煤灰配料可利用其中的未燃尽炭；粉煤灰生产低温合成水泥，生产原理是将配合料先蒸汽养护生成水化物，然后经脱水和低温固相反应形成水泥矿物；在水泥工业和混凝土工程中的应用粉煤灰制作无熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和纯粉煤灰水泥，石灰粉煤灰水泥是将干燥的粉煤灰掺入10%—30%的生石灰或消石灰和少量石膏混合粉磨，或分别磨细后再混合均匀制成的水硬性胶凝材料；粉煤灰作砂浆或混凝土的掺和料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。在建筑制品中的应用：蒸制粉煤灰砖，以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为主要原料，也可掺入适量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料，经过加工、搅拌、消化、轮碾、压制成型、常压或高压蒸汽养护后而形成的一种墙体材料；这是一种节能新型环保墙体材料，属微孔结构，具有重量轻、保温隔热性能好的优点，是优良的墙体填充材料。应用实例：太钢粉煤灰综合利用公司拥有10多年粉煤灰砖研究和生产历史，是国内最早开发粉煤灰墙体砖的企业，拥有成熟的粉煤灰制砖技术。2006年以来，太钢先后建成了年产30万立方米蒸压加气混凝土砌块及2亿块蒸压粉煤灰砖生产线。其中，2亿块蒸压粉煤灰砖生产线是目前国内乃至国际最先进的制砖生产线，引进了德国拉科斯公司设备，可生产高度200毫米以下各种多孔砖、实心砌块和砖。产品广泛应用于上海世博会山西馆、山西省体育中心等建筑领域。蒸压粉煤灰砖设备应用实例:徐州地区生产的粉煤灰烧结砖的容重为1430kg/m3,比传统的粘土砖容重1800kg/m3轻20.6%。对于同为240mm厚的墙体,粉煤灰烧结砖的热阻为0.642(m·K)/W,粘土砖的热阻为0.296(m·K)/W,采用粉煤灰烧结砖新墙材比传统粘土砖墙在96天采暖期中可节省能源13.1t标准煤。烧结粉煤灰砖，以粉煤灰、粘土及其他工业废料为原料，经原料加工、搅拌、成型、干燥、培烧制成砖；在建筑制品中的应用：蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖，以粉煤灰为主要原料，加入一定量的石灰和泡沫剂，经过配料、搅拌、烧注成型和蒸压而成的一种新型保温砖；粉煤灰硅酸盐砌块，以粉煤灰、石灰、石膏为胶凝材料，煤渣、高炉矿渣等为骨料，加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的墙体材料；在建筑制品中的应用：粉煤灰加气混凝土，以粉煤灰为原料，适量加入生石灰、水泥、石膏及铝粉，加水搅拌呈浆，注入模具蒸养而成的一种多孔轻质建筑材料；粉煤灰陶粒，以粉煤灰为主要原料，掺入少量粘结剂和固体燃料，经混合、成球、高温培烧而制的一种人造轻质骨料；粉煤灰轻质耐热保温砖，是用粉煤灰、烧石、软质土及木屑进行配料而成，具有保温效率高，耐火度搞，热导率小，能减轻炉墙厚度、缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本。作农业肥料和土壤改良剂：粉煤灰具有良好的物理化学性质，能广泛应用于改造重粘土、生土、酸性土和盐碱土，弥补其酸瘦板粘的缺陷，粉煤灰中含有大量枸溶性硅钙镁磷等农作物所必需的营养元素，故可作农业肥料用。回收工业原料：回收煤炭资源，利用浮选法在含煤炭粉煤灰的灰浆水中加入浮选药剂，然后采用气浮技术，使煤粒粘附于气泡上浮与灰渣分离；回收金属物质粉煤灰中含有Fe2O3、Al2O3、和大量稀有金属；分选空心微珠，空心微珠具有质量小、高强度、耐高温和绝缘性好，可以用于塑料的理想填料，用于轻质耐火材料和高效保温材料，用于石油化学工业，用于军工领域，坦克刹车。作环保材料：利用粉煤灰可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等环保材料；粉煤灰还可用于处理含氟废水、电镀废水与含重金属例子废水和含油废水，粉煤灰中含有的Al2O3、CaO等活性组分，能与氟生产配合物或生产对氟有絮凝作用的胶体离子，还含有沸石、莫来石、炭粒和硅胶等，具有无机离子交换特性和吸附脱色作用。应用实例:内蒙古投资18亿元建设了国内首条粉煤灰提取氧化铝生产线，实现年产40万吨氧化铝、每年可消耗粉煤灰160万吨的目标。这个项目不仅可以解决粉煤灰污染环境、危害生态、浪费资源的问题，而且还比传统工艺节约生产成本。此外，粉煤灰提取氧化铝后产生的硅钙渣经工艺处理转化为水泥熟料后，还可以使水泥产量提高30％以上，综合能耗下降20％左右。整个生产过程最终实现零排放、零污染。RareConfidential粉煤灰建材制作RareConfidentialContents粉煤灰砖实例RareConfidential粉煤灰实际应用世博会山西馆粉煤灰加气砼砌块用于建筑墙体比传统的建材能节能65%以上RareConfidential优点•1、为以粉煤灰作为燃料的发电厂或其他工业企业处理了大量废渣，减少了处理费用，同时又为建材工业生产开辟了新的资源，发展了循环经济。•2、节约农田，支援农业。•3、工厂布置紧凑，生产周期短。•4、不需焙烧，仅需提供养护用的蒸汽，故燃料消耗低，减少了对大气的污染。•5、自动化程度比较高，生产率高，劳动强度低•6、不受季节和气候的影响，可以全年生产。•7、产品容重轻，导热系数小，对改善建筑功能，降低建筑成本有利。RareConfidential27RareConfidential长江三峡水电站杭州湾跨海大桥工程南京赛虹桥—双桥门枢纽立交工程国华台山发电厂几个大型工程实例RareConfidential28RareConfidential粉煤灰的缺点•1粉煤灰砖用于基础或用于易受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖与优等砖。增加了成本。•2粉煤灰不得用于长期受热，受急冷急热和有酸性介质侵蚀的部位。•3生产建材制品，如果粉煤灰中放射性元素含量较高，会影响人体健康。•4部分有害元素会溶出，渗人土壤，被植物吸收。RareConfidential29RareConfidential应用前景加强对粉煤灰的基础研究，从微观与微量的层次上，详细研究其各项特性及其与形成条件的关系。研究不同煤种、不同炉型条件下的粉煤灰特性，建立粉煤灰的科学分类体系，从无序中找出有序的规律，为粉煤灰的深度开发利用与污染防治提供科学依据。