粉煤灰的利用

第21卷第4期遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報2002年8月Vol 21 No 4Journal of Liaoning Technical Universit2002文章編號:1008-0562(2002)4051703粉煤灰的利用(遼寧T程技術(shù)大學(xué)成人教育學(xué)院,遼寧阜新123000摘要:根據國內外文獻資料調研,分析了粉煤灰的物輝化學(xué)性質(zhì),針對日前粉煤火利環(huán)境污染嚴重并且利用率較,結合我國的實(shí)際情況,綜述了粉煤灰在建筑材料、修筑遒路、制型煤、提取鋁鹽、氣凈化和L業(yè)廢水￠地等領(lǐng)域的綜合利用狀,提出多種切實(shí)可行的方案,為作實(shí)踐中推!'粉煤灰的利田定了理論簊礎,并對粉煤綜合利阻的發(fā)展趨勢作了樂(lè )觀(guān)的展望關(guān)鍵詞:粉煤灰:綜合利用;粉煤灰水泥;粉煤灰型燦:鉆資源:煙氣凈化:廢水處理中圖號:TD98文獻標識碼:B0引言粉煤灰是燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的一種固體廢棄鉑等稀有元素。表1是我國粉煤灰化學(xué)成分變化物,隨著(zhù)能源需求量的增加,粉煤灰的產(chǎn)生里也范圍和國外幾個(gè)地區典型粉煤灰的化學(xué)成分。粉與日俱增。近幾年來(lái)我國電力系統年耗煤約:3.05煤灰外觀(guān)類(lèi)似水泥,它的成分和細度都將影響其億t,年排粉煤灰和渣達8600萬(wàn)t,絕大多數灰渣顏色,從乳白色到灰黑色。粉煤灰呈多孔性蜂窩堆積灰場(chǎng),估計到2005年,貯灰場(chǎng)的占地面積狀組織,比表面積較大,一般在2500~500cm3g。將超過(guò)666×10m3,這不僅嚴重污染環(huán)境,也因此具有較高的吸附活性。粉煤灰的顆粒大小為耗費了大量的上地資源。因此長(cháng)期以來(lái)粉煤灰的0.5~300μm。由于煤種、燃燒方式、鍋爐構造和綜合利用成為環(huán)境保護領(lǐng)域的個(gè)重要課題。收集方式的不同,粉煤灰的粒徑、比表面積和化在發(fā)達國家粉煤灰資源化程度已很高。英國學(xué)成分也隨之變化。粉煤灰的這些理化特性決定粉煤灰利用率為46.2%,德國為65%,法國75%,了它可以在許多領(lǐng)域得到利用日本已達100%。美國很早就把粉煤灰與其他礦產(chǎn)表1粉煤灰的化學(xué)成分34(%)并列為主要的礦物資源.并著(zhù)手從中提取各種金Tab 1 chymic ingredient of coal ash屬2。我國粉煤灰的利用率相對較低,亦已取得了加大西班才阿持斯加可喜的成績(jì)。根據文獻調研,介紹粉煤灰綜合利40-6049.8917-3516.598.53用的現狀20.131粉煤灰的物理化學(xué)性質(zhì)aO及KO0.541.141.98粉煤灰是燃煤顆粒中所含礦物質(zhì)經(jīng)歷了·系L.3列變化而形成的。這些礦物質(zhì)主要是硅酸鹽礦物04-6(粘士、巖鹽、長(cháng)石等)和石英,經(jīng)髙溫晶格(除少量石英外)受到破壞而熔融,在表面張力和外部壓力作用下變成液滴,逸出鍋爐后急驟降溫凝2在建材和筑路領(lǐng)域的應用固成硅酸鹽玻璃態(tài)微珠(漂珠、磁珠、沉珠等)。早在50年代,美國蒙大拿洲的俄馬壩工程就這些微珠混合物夾雜少量單體碳和石英,由肉大規模地使用粉煤灰,數量達13萬(wàn),以取代當排出影成粉煤灰。時(shí)供應緊缺的水泥,同時(shí)也降低了工程造價(jià)。實(shí)粉煤矢的主要化學(xué)成分是SO2和AO3鋁硅踐表明,該大壩工程質(zhì)量毫不遜色,所以世人把酸鹽,還含有少見(jiàn)的PeQO3CaO、MgO和未燃盡俄馬壩工程稱(chēng)為粉煤灰應用史上的第一塊里程碳。有些粉煤灰還可能富集了鍺、鎵、鈾、鎳碑。近兒年粉煤灰在道路工程方面的應用發(fā)展比收稿日期:2002-0620作者簡(jiǎn)介陳鵬(1975),男,內蒙古巴盟人,助教。本文編校:孫樹(shù)江518遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報第21卷較快,特別是應用于高速公路建設,我國正在修5用于煙氣凈化建的石安高速公路(石家莊至安陽(yáng))將用掉1000萬(wàn)t粉煤灰做為筑路材料,這在國內是首次,在國粉煤灰中含有CaO、MgO、Fe2O3和Na2O等外也無(wú)先例。從目前發(fā)展趨勢看,筑路用灰量將金屬氧化物,它們的水溶液呈堿性,因此可用于迅速增長(cháng),若鐵路路基中用粉煤灰試驗成功,那脫除煙氣中的SO2和NO。此法已在國外得到應么筑路用灰將成為粉煤灰主要出路之·。粉煤灰用,同時(shí)粉煤灰中未燃盡碳又是煙氣脫硫和脫氬也被大量用做填方、造地和人造礁等工程材料。的吸附劑。據報道門(mén),在100~200℃,粉煤灰的含碳相表面發(fā)生了如下脫硫反應3做為摻和料配制型煤SO2+0.502+H,0+[C]=[C-H2SO4J脫SO2后,煙道氣冷至25~50℃,含碳相催化NO將粉煤灰與煙煤、褐煤等原料煤按一定比例氧化,并吸附生成的NO2,在220-350℃下,NO2混配,再加入適量添加劑,混勻后用成形機壓制,被解析,并被煙氣中co催化還原。顯然,在這項就可得到摻灰型煤。河南農業(yè)大學(xué)四對10%原煤技術(shù)里若使用活性碳,費用將是昂貴的。實(shí)驗表普通型煤、70%原煤加30%粉煤灰型煤、70%原明,將粗粒的粉煤灰用CO2和水蒸汽進(jìn)行活化,煤加30%粉煤灰再加03%CR助燃劑型煤進(jìn)行了可增大粉煤灰的內表面積,從而獲得較大的吸附燃燒特性對比實(shí)驗研究了含粉煤灰型煤燃燒利用容量,以達到較高的脫硫、脫氮率。此工作由昆的可行性及CR助燃劑的助燃作用。結果表明,含士蘭電力委員會(huì )組織, Petoso等人已獲得幾項可以煤灰型煤的燃盡率超過(guò)了普通型煤。揮發(fā)份對燃利用的專(zhuān)利燒過(guò)程的發(fā)生和進(jìn)行有很大的影響,燃料燃燒時(shí)揮發(fā)份首先析出,遇空氣立即著(zhù)火燃燒,較高的6在廢水處理中的應用揮發(fā)份使著(zhù)火性能明顯提高。劉剛等的實(shí)踐表明,粉煤灰中多孔體殘碳提高了型煤對CO2的化當今廢水處理的方法很多,其中固液界面吸學(xué)反應活性,改善了燃燒性能,有利于燃盡。粉附法仍不失為一種重要的方法。粉煤灰中含有大煤灰中殘煤再燃燒,提高了燃燒利用率,節約原量的SO2、A2O3Fe2O,M1O、CaO和末燃盡煤30%,降低了型煤原料成本,提高了經(jīng)濟效益。碳等,這些物質(zhì)具有多孔性和大的比表面積,是摻灰型煤燃燒效果好,縮短了有煙時(shí)間,排煙濃很好的吸附材料,在某些情況下,粉煤灰可以代度降低30%,使排入大氣環(huán)境的主要污染物濃度替活性碳、硅膠、活性A山O等專(zhuān)用吸附劑。粉煤也相應降低?？梢?jiàn)摻灰型煤的應用對節約能源和灰處理廢水的機理不外乎三方面:吸附作用(物防治環(huán)境污染均具有重要意義。理吸附和化學(xué)吸附)、凝聚作用和沉淀作用。國內外已有不少關(guān)于粉煤灰除去廢水中金屬離子、陰4用于提取鋁鹽和金屬離子、有機廢水脫色、去除部分COD和BOD等的成功例子當今可利用的鋁土資源趨于貧乏,鋁鹽需求量卻不斷增加,為此人們將注意力轉向粉煤灰6.1除去工業(yè)廢水中的重金屬離子從而找到了新的鋁資源。從粉煤灰中可以提取許粉煤灰可有效地除去鉛、鋅、鉻、銅和汞等多金屬和鹽類(lèi),但主要是提取金屬鋁和鋁鹽。重金屬離子,印度的 Panday等應用粉煤灰處理了波蘭 Groszowice水泥廠(chǎng),試驗成功了堿溶法含cCU廢水,在溫度30℃、pH5時(shí),初始濃度為制取氧化鋁,其生產(chǎn)流程為:粉煤灰、純堿和石64mg/和9.6mg/L的含銅廢水除去效率分別為灰石在高溫下熔融冷卻,用水浸泡熔塊,浸出液100%和93%。薛建軍將粉煤灰活化,制得比表經(jīng)脫硅處理后用煙氣中CO2進(jìn)行碳酸化,析出AI面積為10m3/g,粒徑小于120目的粉煤灰水處理(OH)3沉淀,煅燒后生成氧化鋁,熔塊浸渣可做劑,當pH為4,Cu2初始濃度為20、29、40.5mpL,為生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料。含A1O230%的粉煤灰處理劑用量(以液固比表示)分別為14、0.88、0.7838t能生產(chǎn)氧化鋁1tmkg時(shí),出水全部達到排放標準以卜。 Sen asit等研究了粉煤灰對Hg(Ⅱ)的吸附特性,指出最粉煤灰的利用519佳pH范圍是3.5~45,最佳吸附時(shí)間為3h,Hg塊,再次利用,不生產(chǎn)二次污染。(Ⅱ)濃度不大于10mg/L時(shí),可全部被除去7結語(yǔ)6.2有效地滯留陰離子Taiou- Tsitouridou R對粉煤灰的除F能力綜上所述,隨著(zhù)人們對粉煤灰性質(zhì)和結構的認進(jìn)行了實(shí)驗,并處理了含F達190mg/L廢水,kg識不斷深化,它的應用正從初級層次向較高層次粉煤灰的除氟量為80g以上。馬志毅在山西各發(fā)展,粉煤灰作為一種資源愈來(lái)愈受到世人的關(guān)地優(yōu)選出粉煤灰.處理高氯飲用水,使F降至規注粉煤灰的綜合利用將有著(zhù)廣闊前景。定范圍。此外,還用攪拌懸浮法處理了磷肥廠(chǎng)的參考文獻廢水,水灰比為10,使廢水中的F大幅度降低,同時(shí)使酸性水的pH上升至6~7,COD和SS也9Q也力系統火電廠(chǎng)灰處置和綜合利用刀粉煤l趙鵬高1993年有定程度的降低。粉煤灰也能有效地滯留PO4121苗澤勤趙綱粉煤的綜合利用研究J環(huán)境保護.194.8)3738C2O24才和CO3等陰離子[31 DSShen, Y.J. Zheng. The use of Ground Fly Ash for the production ofCement or Concrete(Al. London: Intemational Symposium, The use of6.3處理有機廢水PFA in Concrete C 1982.Kumar等完成了粉煤灰對酚類(lèi)廢水的研究,14陳昭宜飛灰性質(zhì)和它對環(huán)境的影響上海環(huán)境科學(xué)19822:16-18被處理的酚類(lèi)物質(zhì)濃度為50.600mg/L,只要選 Davis R.E. Historial Acconnts of Mass Concrete( A). Symposium on擇合適的用灰量就可獲得滿(mǎn)意的除酚效果,雖然阿6趙秀巖,石安速路吃灰千萬(wàn)噸N.中國環(huán)境報,19959吸附作用所需的時(shí)間要比活性碳長(cháng)一些,但粉煤⑦張全國粉煤灰型煤燃燒特性的實(shí)驗研究上海環(huán)境科學(xué),灰將以?xún)r(jià)廉易得而占優(yōu)勢。衡陽(yáng)鐵路車(chē)輛段用印199514(4):14-16.染廢水代替新鮮水沖灰渣,不僅節約了用水,還8)劉剛軼秉政,粉煤灰綜合利用一制無(wú)煙型煤中國清潔坐產(chǎn)實(shí)跋,19949:190-192.使廢水與廢灰渣相互作用,使印染廢水色度和COD凹9李霄,脫除燜道氣中NO,的粉媒灰顆粒的吸附特性門(mén).國外環(huán)境降低,達到綜合治理的目的。佳木斯紡織印染廠(chǎng)12科學(xué)技術(shù)1993,(2):23-28.利用本廠(chǎng)電站排放的粉煤灰建立了處理印染廢水0建,粉媒灰在廢水處理中的鷹用電與環(huán)保93312的工業(yè)裝置,處理后的廢水污染指標為:COD51l馬志毅用粉煤灰處理含氟廢水的研究門(mén).中國環(huán)境科學(xué)mngL,BOD4mg/L,硫化物0.lmg/L,pH7,脫1991,1l(6)461463色率100%.It粉煤灰可處理100t廢水。國內還12姜照原李妍,粉煤灰在處理印染廢水中的應用U中國清潔生有部門(mén)利用粉煤灰處理了造紙廢水和廢乳化液產(chǎn)實(shí)踐,1994249-251廢水處理后的粉煤灰可與適量粘土混合焙燒成磚Utilization of coal ashCHEN PengCollege of Adult Education, Liaoning Technical University, Fuxin 12300, China)Abstract: According to domestic and foreign literatures the autton, analyzes the physical and chemical property ofoal ash, aiming at serious pollution of coal ash for the environment and fewer utilization and joining together ourcountry's actual trend, this paper presents a summary for utilizing coal ash in many fields, such as buildingmaterials, highway construction, blending briquette, aluminum salt production, flue gas purifiwastewater treatment, The article also puts forword many effective measures to make optimalction of coalash development.Key words: coal ash: comprehensive utilization; coal ash cement: coal ash briquette; aluminum resources:flue gas purification; wastewater treatment