粉煤灰的利用

第21卷第4期辽宁工程技术大学学报2002年8月Vol 21 No 4Journal of Liaoning Technical Universit2002文章编号:1008-0562(2002)4051703粉煤灰的利用(辽宁T程技术大学成人教育学院,辽宁阜新123000摘要:根据国内外文献资料调研,分析了粉煤灰的物辉化学性质,针对日前粉煤火利环境污染严重并且利用率较,结合我国的实际情况,综述了粉煤灰在建筑材料、修筑遒路、制型煤、提取铝盐、气净化和L业废水￠地等領域的综合利用状,提出多种切实可行的方案,为作实践中推!'粉煤灰的利田定了理论簊础,并对粉煤综合利阻的发展趋势作了乐观的展望关键词:粉煤灰:综合利用;粉煤灰水泥;粉煤灰型燦:钻资源:烟气净化:废水处理中图号:TD98文献标识码:B0引言粉煤灰是燃煤过程中产生的一种固体废弃铂等稀有元素。表1是我国粉煤灰化学成分变化物,随着能源需求量的增加,粉煤灰的产生里也范围和国外几个地区典型粉煤灰的化学成分。粉与日俱增。近几年来我国电力系统年耗煤约:3.05煤灰外观类似水泥,它的成分和细度都将影响其亿t,年排粉煤灰和渣达8600万t,绝大多数灰渣颜色,从乳白色到灰黑色。粉煤灰呈多孔性蜂窝堆积灰场,估计到2005年,贮灰场的占地面积状组织,比表面积较大,一般在2500~500cm3g。将超过666×10m3,这不仅严重污染环境,也因此具有较高的吸附活性。粉煤灰的颗粒大小为耗费了大量的上地资源。因此长期以来粉煤灰的0.5~300μm。由于煤种、燃烧方式、锅炉构造和综合利用成为环境保护领域的个重要课题。收集方式的不同,粉煤灰的粒径、比表面积和化在发达国家粉煤灰资源化程度已很高。英国学成分也随之变化。粉煤灰的这些理化特性决定粉煤灰利用率为46.2%,德国为65%,法国75%,了它可以在许多领域得到利用日本已达100%。美国很早就把粉煤灰与其他矿产表1粉煤灰的化学成分34(%)并列为主要的矿物资源.并着手从中提取各种金Tab 1 chymic ingredient of coal ash属2。我国粉煤灰的利用率相对较低,亦已取得了加大西班才阿持斯加可喜的成绩。根据文献调研,介绍粉煤灰综合利40-6049.8917-3516.598.53用的现状20.131粉煤灰的物理化学性质aO及KO0.541.141.98粉煤灰是燃煤颗粒中所含矿物质经历了·系L.3列变化而形成的。这些矿物质主要是硅酸盐矿物04-6(粘士、岩盐、长石等)和石英,经髙温晶格(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2在建材和筑路领域的应用固成硅酸盐玻璃态微珠(漂珠、磁珠、沉珠等)。早在50年代,美国蒙大拿洲的俄马坝工程就这些微珠混合物夹杂少量单体碳和石英,由肉大规模地使用粉煤灰,数量达13万,以取代当排出影成粉煤灰。时供应紧缺的水泥,同时也降低了工程造价。实粉煤矢的主要化学成分是SO2和AO3铝硅践表明,该大坝工程质量毫不逊色,所以世人把酸盐,还含有少见的PeQO3CaO、MgO和未燃尽俄马坝工程称为粉煤灰应用史上的第一块里程碳。有些粉煤灰还可能富集了锗、镓、铀、镍碑。近儿年粉煤灰在道路工程方面的应用发展比收稿日期:2002-0620作者简介陈鹏(1975),男,内蒙古巴盟人,助教。本文编校:孙树江518辽宁工程技术大学学报第21卷较快,特别是应用于高速公路建设,我国正在修5用于烟气净化建的石安高速公路(石家庄至安阳)将用掉1000万t粉煤灰做为筑路材料,这在国内是首次,在国粉煤灰中含有CaO、MgO、Fe2O3和Na2O等外也无先例。从目前发展趋势看,筑路用灰量将金属氧化物,它们的水溶液呈碱性,因此可用于迅速增长,若铁路路基中用粉煤灰试验成功,那脱除烟气中的SO2和NO。此法已在国外得到应么筑路用灰将成为粉煤灰主要出路之·。粉煤灰用,同时粉煤灰中未燃尽碳又是烟气脱硫和脱氬也被大量用做填方、造地和人造礁等工程材料。的吸附剂。据报道門,在100~200℃,粉煤灰的含碳相表面发生了如下脱硫反应3做为掺和料配制型煤SO2+0.502+H,0+[C]=[C-H2SO4J脱SO2后,烟道气冷至25~50℃,含碳相催化NO将粉煤灰与烟煤、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,再加入适量添加剂,混匀后用成形机压制,被解析,并被烟气中co催化还原。显然,在这项就可得到掺灰型煤。河南农业大学四对10%原煤技术里若使用活性碳,费用将是昂贵的。实验表普通型煤、70%原煤加30%粉煤灰型煤、70%原明,将粗粒的粉煤灰用CO2和水蒸汽进行活化,煤加30%粉煤灰再加03%CR助燃剂型煤进行了可增大粉煤灰的内表面积,从而获得较大的吸附燃烧特性对比实验研究了含粉煤灰型煤燃烧利用容量,以达到较高的脱硫、脱氮率。此工作由昆的可行性及CR助燃剂的助燃作用。结果表明,含士兰电力委员会组织, Petoso等人已获得几项可以煤灰型煤的燃尽率超过了普通型煤。挥发份对燃利用的专利烧过程的发生和进行有很大的影响,燃料燃烧时挥发份首先析出,遇空气立即着火燃烧,较高的6在废水处理中的应用挥发份使着火性能明显提高。刘刚等的实践表明,粉煤灰中多孔体残碳提高了型煤对CO2的化当今废水处理的方法很多,其中固液界面吸学反应活性,改善了燃烧性能,有利于燃尽。粉附法仍不失为一种重要的方法。粉煤灰中含有大煤灰中残煤再燃烧,提高了燃烧利用率,节约原量的SO2、A2O3Fe2O,M1O、CaO和末燃尽煤30%,降低了型煤原料成本,提高了经济效益。碳等,这些物质具有多孔性和大的比表面积,是掺灰型煤燃烧效果好,缩短了有烟时间,排烟浓很好的吸附材料,在某些情况下,粉煤灰可以代度降低30%,使排入大气环境的主要污染物浓度替活性碳、硅胶、活性A山O等专用吸附剂。粉煤也相应降低。可见掺灰型煤的应用对节约能源和灰处理废水的机理不外乎三方面:吸附作用(物防治环境污染均具有重要意义。理吸附和化学吸附)、凝聚作用和沉淀作用。国内外已有不少关于粉煤灰除去废水中金属离子、阴4用于提取铝盐和金属离子、有机废水脱色、去除部分COD和BOD等的成功例子当今可利用的铝土资源趋于贫乏,铝盐需求量却不断增加,为此人们将注意力转向粉煤灰6.1除去工业废水中的重金属离子从而找到了新的铝资源。从粉煤灰中可以提取许粉煤灰可有效地除去铅、锌、铬、铜和汞等多金属和盐类,但主要是提取金属铝和铝盐。重金属离子,印度的 Panday等应用粉煤灰处理了波兰 Groszowice水泥厂,试验成功了碱溶法含cCU废水,在温度30℃、pH5时,初始浓度为制取氧化铝,其生产流程为:粉煤灰、纯碱和石64mg/和9.6mg/L的含铜废水除去效率分别为灰石在高温下熔融冷却,用水浸泡熔块,浸出液100%和93%。薛建军将粉煤灰活化,制得比表经脱硅处理后用烟气中CO2进行碳酸化,析出AI面积为10m3/g,粒径小于120目的粉煤灰水处理(OH)3沉淀,煅烧后生成氧化铝,熔块浸渣可做剂,当pH为4,Cu2初始浓度为20、29、40.5mpL,为生产硅酸盐水泥的原料。含A1O230%的粉煤灰处理剂用量(以液固比表示)分别为14、0.88、0.7838t能生产氧化铝1tmkg时,出水全部达到排放标准以卜。 Sen asit等研究了粉煤灰对Hg(Ⅱ)的吸附特性,指出最粉煤灰的利用519佳pH范围是3.5~45,最佳吸附时间为3h,Hg块,再次利用,不生产二次污染。(Ⅱ)浓度不大于10mg/L时,可全部被除去7结语6.2有效地滞留阴离子Taiou- Tsitouridou R对粉煤灰的除F能力综上所述,随着人们对粉煤灰性质和结构的认进行了实验,并处理了含F达190mg/L废水,kg识不断深化,它的应用正从初级层次向较高层次粉煤灰的除氟量为80g以上。马志毅在山西各发展,粉煤灰作为一种资源愈来愈受到世人的关地优选出粉煤灰.处理高氯饮用水,使F降至规注粉煤灰的综合利用将有着广阔前景。定范围。此外,还用搅拌悬浮法处理了磷肥厂的参考文献废水,水灰比为10,使废水中的F大幅度降低,同时使酸性水的pH上升至6~7,COD和SS也9Q也力系统火电厂灰处置和综合利用刀粉煤l赵鹏高1993年有定程度的降低。粉煤灰也能有效地滞留PO4121苗泽勤赵纲粉煤的综合利用研究J环境保护.194.8)3738C2O24才和CO3等阴离子[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处理有机废水PFA in Concrete C 1982.Kumar等完成了粉煤灰对酚类废水的研究,14陈昭宜飞灰性质和它对环境的影响上海环境科学19822:16-18被处理的酚类物质浓度为50.600mg/L,只要选 Davis R.E. Historial Acconnts of Mass Concrete( A). Symposium on择合适的用灰量就可获得满意的除酚效果,虽然阿6赵秀岩,石安速路吃灰千万吨N.中国环境报,19959吸附作用所需的时间要比活性碳长一些,但粉煤⑦张全国粉煤灰型煤燃烧特性的实验研究上海环境科学,灰将以价廉易得而占优势。衡阳铁路车辆段用印199514(4):14-16.染废水代替新鮮水冲灰渣,不仅节约了用水,还8)刘刚轶秉政,粉煤灰综合利用一制无烟型煤中国清洁坐产实跋,19949:190-192.使废水与废灰渣相互作用,使印染废水色度和COD凹9李霄,脱除燜道气中NO,的粉媒灰颗粒的吸附特性门.国外环境降低,达到综合治理的目的。佳木斯纺织印染厂12科学技术1993,(2):23-28.利用本厂电站排放的粉煤灰建立了处理印染废水0建,粉媒灰在废水处理中的鹰用电与环保93312的工业装置,处理后的废水污染指标为:COD51l马志毅用粉煤灰处理含氟废水的研究门.中国环境科学mngL,BOD4mg/L,硫化物0.lmg/L,pH7,脱1991,1l(6)461463色率100%.It粉煤灰可处理100t废水。国内还12姜照原李妍,粉煤灰在处理印染废水中的应用U中国清洁生有部门利用粉煤灰处理了造纸废水和废乳化液产实践,1994249-251废水处理后的粉煤灰可与适量粘土混合焙烧成砖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