神华宁煤煤化工基地粉煤灰的资源化利用

第43卷第10期代化Wo1.43,No.102014年10月Contemporary Chemical IndustryOctober, 2014神华宁煤煤化工基地粉煤灰的资源化利用刘洪刚,刘春萌,杨帅,井云环(神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心,宁夏银川750411)要:简述了煤化工生产过程中产生的粉煤灰来源,通过RD、SEM、FI-IR等手段对气化炉粉煤灰和锅炉粉煤灰的性质进行检测,根据分析检测结果,提岀了煤化工粉煤灰资源化综合利用的建议。选用适宜的粉煤灰处理技术,创建煤化工基地粉煤灰综合处理示范项目,对基地粉煤灰利用乃至全国煤化工行业粉煤灰能源化利用都有重要的意义和积极的推动作用关键词:粉煤灰;利用;煤化工中图分类号:TQ530文献标识码:A文章编号:1671-0460(2014)10-1955-04Resource Utilization of Fly ash From Ningdong Coal-ChemicalIndustrial Base of SNCG Coal Chemical Industry CompanyLIU Hong-gang, LIU Chun-Imeng, YANG Shuai, JING Yun-huan(r&D Center of SNCG Coal Chemical Industry Company, Ningxia Yincuan 750411, China)Abstract: The source of fly ash from the process of coal chemical production was introduced, the characteristicsof gasification furnace ash and boiler fly ash were detected by XRD, SEM, FT-IR and other means. According tothe test results, some suggestions on comprehensive utilization fly ash in coal chemical industry were put forward.Selecting appropriate fly ash treatment technology to create a demonstration project of comprehensive fly ashKey words: Fly ash; Utilization; Coal chemical indust宁东是国家批准建设的13个亿吨级大型媒炭基1实验部分地之一,并列为国家规划建设的6个大型煤电基地和7个煤化工基地。神华宁夏煤业集团结合企业自1.1实验样品及预处理身实际,在宁东能源化工基地(A区)规划建设了分别取不同气化炉及锅炉产生的粉煤灰样品。批煤化工项目。仅现已建成投产的85万ta甲醇将样品编号后,在鼓风干燥箱中110℃烘6h去掉50万a煤基烯烃项目和6万h聚甲醛项目每年共样品的水分,最后粉磨至300目待测。样品与其对产生粉煤灰约200万t;目前在建项目主要有50万应编号见表1ta甲醇制烯烃、400万ta煤炭间接液化项目,后期表1渣样编号还将开工建设40亿m煤制天然气项目,这些煤化Table 1 The sample number工项目陆续投产后还将产生更大量的粉煤灰。粉煤灰样品灰水滤饼水煤浆气化渣锅炉渣干煤粉气化渣我公司煤化工项目粉煤灰排放主要来源有」1.2表征个:一部分为气化炉粉煤灰;另一部分为动力锅炉21X射线粉末衍射分析(XRD)粉煤灰;再一部分为气化灰水处理工段压滤机滤饼用于鉴定样品的物相组成。X射线粉末衍射仪由于煤在气化炉和锅炉中燃烧的气氛不同,因此燃为日本理学Dmax-200型,铜靶(CuKa),扫描烧后的灰渣性质差异较大。范围2.5°~45°(2θ),扫描速率:2/min,步宽0.02°,通过XRD、SEM、FT-R等分析手段对气化炉管电压40kv,管电流34mA,石墨单色器,连续扫粉煤灰和锅炉粉煤灰的特性进行比较分析,并且根描。据检测分析结果,提出了粉煤灰资源化综合利用的1.2.2扫描电建议。用于观察中国煤化工Hitachi s-CNMHG收稿日期:2014-03-31作者简介:刘洪刚(1982-),男,辽宁朝阳人,工程师,硕士,2009年毕业于辽宁石油化工大学化学工艺专业,研究方向:从事煤质与气化技术研究工作。E-mail:liuhonggang0l@nxmy.com。19562014年10月4800型场发射扫描电镜,工作距离8.8~8.9mm,分含量最高的均为SO2,除1样品外其他样品均超电压5kV过了40%;AlO3含量在13.24%~1918%之间;Fe2O312.3傅立叶转变红外光谱(FT-IR)含量除1样品外,其他样品均在12.5%以上;CaO采用KBr压片法。 Nicolet nexus-6700型傅立含量在6.44%~12.39%之间;SO3除了4"样品含量偏叶转变红外光谱仪表征其红外吸收特征,扫描范围高以外,其它含量较低。400~4000cm22物相分析124X射线荧光光谱分析(XRF)经X射线粉末衍射分析得到各样品的物相组用于鉴定样品化学成分含量。样品经850℃煅成,各样品的XRD图谱如图1-图4所示烧3h除掉烧失量后进行测试。由图1-图4分析可知:1样品的XRD谱图中主要2结果与讨论为“馒头状”衍射峰,说明玻璃相含量较高;此外,还含有极小的石英衍射峰,说明其中还含有极少量2.1化学组成石英。2、4样品主要为“馒头状”衍射峰,说明不同矿煤燃烧后产生的粉煤灰中矿物组成含其玻璃相含量较高,出现的石英衍射峰比1高而且量会有一定的差异,经X射线荧光分析得到各样品尖锐,说明其石英晶相较1样品多。3样品的Ⅹ射的主要化学成分含量,具体数据见表2。线衍射峰高而且尖锐,主晶相为石英、石膏和赤铁由表2数据分析可知:1样品的烧失量高达矿,此外,还含有极少部分玻璃相物质。27%,说明其中含有大量的余炭;各样品中化学成表2各样品主要化学成分含量Table 2 The main chemical components of the samples检测项目号Mno37315.2542.5912.391536.441.660.332.343.0414.243.845.1510002-Theta(')图11样品XRD分析谱图图33样品XRD分析谱图Fig. I The XRD spectrum diagram of 1 samplFig3 The XRD spectrum diagram of 3"sample中国煤化工图22样品XRD分析谱图CNMHGFig. 2 The XRD spectrum diagram of 2"sampleFig 4 The XRD spectrum diagram of 4 sample第43卷第10期刘洪刚,等:神华宁煤煤化工基地粉煤灰的资源化利用2.3颗粒形貌余炭、球形微珠和不规则的玻璃体,渣样中余炭的经扫描电镜分析得到各样品的颗粒形貌状态,表面疏松有很多孔隙,周围附着许多细小球微珠和各样品的SEM图谱如图5-图8所示絮状物;2渣样中也含有疏松多孔的余炭、球形微珠和不规则的块状,但球状颗粒较大,球状颗粒表面附着许多疏松多孔的絮状玻璃体;3渣样中含有许多不规则的块状颗粒和少量疏松多孔的余炭,许多细小的不规则块状颗粒粘结在一起,形成疏松的大颗粒;4渣样中含有许多粒径大小不一的球形微珠和硫松多孔的余炭和不规则块状的玻璃体,球状颗粒表面疏松多孔,附着疏松多孔的絮状玻璃体。24FT-|R分析图51渣样放大3000倍SEM图经傅立叶转变红外光谱分析得到各样品的ig.5 The seM diagram of 1" slag sample 3 000 timesFT-IR谱图,如图9-图12所示。magnification505950.800.700.60100035003000250020015001000500图62渣样放大5000倍SEM图Wavenumbers(cm)Fig. 6 The seM diagram of 2" slag sample 5 000 times图91样品FTR谱图Fig9 The FT-IR spectrum diagram of 1"sample0.950.800.354000350030002500200015001000500图73渣样放大1500倍SEM图Fig. 7 The sem diagram of 3 " slag sample 1 500 timesmagnification图102样品FT-R谱图Fig10 The FT-IR spectrum diagram of 2*sample0.950.650.554000350030002500200015001000500图84渣样放大1500倍SEM图ig. 8 The SeM diagram of 4 slag sample 1500 times中国煤化工magnificationFig ll The从图5-图8中可以看出:1渣样中含有大量的CNMHG sample19当代化2014年10月后将磁选铁后剩余的粉煤灰通过磨制分选成不同级别的成品灰,分别用于筑路、建材原料、制砖制陶粒、改良土壤等。处理流程如图13所示1008铁矿粉收0.80H,一“[0.70空心4000350030002500200015001000500Wavenumbers(cn图13粉煤灰处理流程示意图图124样品FT-R谱图Fig 13 The flow chart of fly ash treatmentFig 12 The FT-IR spectrum diagram of 4" sample4结束语由图9-图12分析可知:4个样品在3445cm1选用适宜的粉煤灰处理技术,将煤化工生产过附近有很强的吸收峰,属于水分子的伸缩振动带;程中产生的粉煤灰进行有效处理,变废为宝,创建1630cm处的吸收峰存在有水分子的弯曲振动带煤化工基地粉煤灰综合处理示范项目,对基地粉煤在1030.740,470cm附近的吸收峰分别代表反对灰利用乃至全国煤化工行业粉煤灰能源化利用都有称伸缩振动、对称伸缩振动和弯曲振动吸收峰。另重要的意义和积极的推动作用。外,图11和图12中的1420cm附近的吸收峰为参考文献硬石膏中的SO42非对称伸缩振动。1]李少辉,赵澜,包先成粉煤灰的特性及其资源化综合利用卩混凝土,20104:76-783粉煤灰处理建议2]李顺凯,屠柳青,张国志.粉煤灰混凝土在桥梁工程中的应用卩粉煤灰综合利用,20065):44-45结合上述分析结论,建议采取如下综合处理方3王宏伟用恩德炉和循环流化锅炉粉煤灰制烧结砖试验中氮法:首先对残炭较高的气化炉粉煤灰采用选碳工艺[41范锦忠、利用粉煤灰生产超轻陶粒的可行性分析U粉煤灰,20103技术,分选出中热值的碳粉,作为锅炉燃料掺用;36-40接着将分选碳粉后剩余的粉煤灰与锅炉粉煤灰5]许玉国,刘玉言.深度开发粉煤灰综合利用浅探门煤炭科技,2010(2):21-22.起,采用磁选法,从粉煤灰中获得铁精矿粉";最(上接第1954页)(2)给定试验条件下,油酸甲酯一定程度上performance[C]. 17th International Colloquium Tribology 20改善基础油的抗磨减摩性能。油酸甲酯与ZDP交10-Solving Friction and Wear Problems, 1: 492-504[8] Bhale P V, Deshpande N V, Deshpande P N. Experimental Invest互作用导致柴油机油的抗磨性能下降。tions on the Effect of Long Term Biodiesel Usage on Thermal参考文献:Decomposition of CI Engine Crankcase Oil[S). ASME, 2009.[9]Tharby, R. FAME biodiesel can adversely affect engine oil performaI] Ahmad Abhaszaadeh, Barat Ghobadian, et al. Current biodieselnee[]. Fuels and Labes International, 2008, 14(4 :37.production technologies: A comparative review [J]. Energy Conversionand Manament 2012. 6.3: 138-148[10 Wu Jiang, Chen Boshui, Fang Jianhua. Effect of Biodiesel on Oxidation.Detergency and lubricity of Diesel oil[J, China Petroleum Processingof biodiesel protand Petrochemical Technology, 2011, 13(4): 58-63oil [J]. Applied Energy, 2013, 104: 683-710[11]吴江陈波水方建华等.生物柴油发动机润滑油氧化衰变特性模拟研究[J车用发动机20086:85-88Atabani. A E, Silitong. A.S. Irfan Anjum Badruddina, et al. A12]吴江陈波水方建华,等生物柴油对柴油机油氧化、清净和抗磨biodiesel as an alternativensRrc能的影响石油学报(石油加工),2009,2562-66and its characteristics[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews,[ 13] Minami L. Influence of aldehydes in make-up oils on antioxidation2012,16:2070-2094 James Pullen, Khizer Saeed. An overview of biodiesel oxidation staproperties[J). Lubrication Science, 1995, 7(4: 319-331bility[].Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, 16: 5924-14]刘晶郁,陈燕,陈兴旺,二烷基二硫代磷酸锌在菜籽油中的摩擦学机理分析[长安大学学报:自然科学版,2005.254)[5 Michael S. Graboski. Robert L. McCormick. Combustion of fat and[15 Barnes A M, Bartle K D, Thibon V R A. A review of zinc dialkegetable oil derived fuels in diesel engines[J). Progress in Energy andbustion Science, 1998, 24(2): 125-164中国煤化工[6 Steve Talbot, Biofuels-Performance Enhancement and the Role of[16]张润香Additives[C). Harts World Refining Fuel Conference, 2006CNMHG其对抗磨性能的[7]Gili, F, Igartua, A, Luther, R et al. The impact of biofuels on engi