关于粉煤灰的相关知识

作者: 小薇来源:未知 2018-05-28 09:16 阅读：

本网摘要:1 粉煤灰是怎么产生的? 从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这

1 粉煤灰是怎么产生的?
从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。
     粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融．同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。
     粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一。现阶段我国年排渣量已达3000万t。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。因此粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。
2 粉煤灰的品种及主要用途
     煤在锅炉中燃烧后有两种形状的固态残留物——灰和渣。随烟气从锅炉尾部排出的，主要是经除尘器收集下来的固体颗粒即为粉煤灰，简称灰或飞灰；颗粒较大或呈块状的，是从炉堂底部收集出来的称为炉底渣，简称渣。我们通常讲粉煤灰综合利用，也包括渣在内。
     根据燃煤电厂燃烧的煤种不同,排放收集的粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分.按照上海市标准DBJ08—230—98<高钙粉煤灰混凝土应用技术规程>的规定,凡氧化钙含量大于8%或游离氧化钙含量大于1%的粉煤灰称为高钙粉煤灰.故一般情况下,高钙灰和低钙灰都是以测定粉煤灰中氧化钙含量或游离氧化钙含量的数值来区分的.通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。
     随着人们对煤灰研究开发利用的不断深入,粉煤灰综合利用途径趋广泛。目前粉煤灰可应用于墙体材料,水泥生产,混凝土和砂浆,筑路,回填等领域。
3 我国粉煤灰的主要应用途径及评价
    目前我国粉煤灰的综合利用技术有近200项，其中得到实施应用的近70项，主要有以下几类：
     1) 建材制品方面的应用　　
此类用灰量约占粉煤灰利用总量的35％左右，主要技术有：粉煤灰水泥(掺量30％以上)，代粘土做水泥原料，普通水泥(掺量30％以下)，硅酸盐承重砌块和小型空心砌块，加气混凝土砌块及板，烧结陶粒，烧结砖，蒸压砖，蒸养砖，高强度双免浸泡砖，双免砖，钙硅板等。
    2) 建设工程方面　　
此项用灰量占利用总量的10％，主要技术有：粉煤灰用于大体积混凝士，泵送混凝土，高低标号混凝土，粉煤灰用于灌浆材料等。
    3) 用于道路工程　　
这部分用灰量占利用总量的20％，主要技术有：粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层，粉煤灰沥青混凝土，粉煤灰用于护坡、护提工程和刚粉煤灰修筑水库大坝等。
    4) 农业应用　
　该部分用灰量占利用总量的15％，主要技术有：改良土壤，制作磁化肥，微生物复合肥，农药等。
    5) 作为填筑材料　
填筑用灰量占利用总量的15%，主要有：粉煤灰综合回填，矿井回填，小坝和码头等的填筑等。
    6) 从粉煤灰中提取矿物和高值利用　　
     这部分用灰量约占利用总量的5%，如：粉煤灰中提取微珠，碳，铁，铝，洗煤重介质，冶炼三元合金，高强轻质耐火砖和耐火泥浆，作为塑料，橡胶等的填充料，制作保温材料和涂料等。其中国家政策要求的重点推广应用技术有：　　
    a．粉煤灰粘土烧结砖　　
    b．粉煤灰作筑路材料　　
    c．粉煤灰在工程中应用　　
    d．粉煤灰混凝土和砂浆材料　　
    e．粉煤灰生产水泥　　
    f．选取飘珠和飘珠制品　　
    g．粉煤灰加气混凝土　　
    h．粉煤灰改良土壤　　
    i．纯灰植树　　
    这些技术比较成熟，用灰量大，不仅便于推广使用，而且可以在近期内带来明显的经济效益和环境效益。
4 粉煤灰沉珠、微珠用途
    沉珠：用于塑料，橡胶增加强度，耐磨度，且质轻，消声。微珠：用于地面涂料，粉煤灰微珠中有大量玻璃体、颗粒小、质量轻、强度高、耐磨、耐高温，符合地面涂料填料的性质要求，尤其是其中的玻璃体具有反光性能，特别适用于公路路面、路牌。漂珠：生产耐热涂料，应用于涡轮喷气发动机的喷管内壁或喷涂海洋导弹艇导弹发射架，具有长期使用涂层无脱落，颜色鲜艳如初的特征。漂珠、微珠：用于生产隔热涂料，粉煤灰空心微珠具有熔点高(＞1500℃)、导热系数小(0.063～0.114W／m·k)的特性，粉煤灰空心微珠生产的隔热涂料耐火度可达1200℃，喷火60分钟不燃烧。可用于建筑钢木结构，钢筋砼结构等其它特殊工程防火涂层。微珠：掺入工烯类塑料中，可制成消声器材，有效地将噪声95～100dB降到90dB以下，用空心微珠作填料生产的消声涂料，有良好消声效果。微珠：用于生产外墙玻璃，挡光、隔热保温、消声。
5 纳米粉煤灰空心玻璃微珠
    空心玻璃微珠是一种新型非金属粉体材料，其主要成份为SiO2和AL2O 3，外观呈自由流动的白色，浅灰白色或黄褐色的粉末，在显微镜下观察为透明中空玻璃球体，酷似闪烁的珍珠。该产品具有质轻、耐磨、耐寒冻、耐腐蚀、耐酸碱、绝缘、无毒、高强度、低导热、防辐射、耐高温、自润滑等特性，它的表面大，分散性、流动性、化学稳定性好。该产品作为填充料能广泛应用于塑料、橡胶、油漆、涂料、冶金、电力、石油、机械、电子、汽车、船舶、科研设备、体育器材等广大领域。微珠复合材料在全球已获得广泛应用，它将成为二十一世纪新型复合材料的主流，它的出现是全球材料史上的一次重大革命，使材料由粉体世界向球体世界过渡。空心玻璃微珠是一种新型非金属粉体材料，其主要成份为SiO2和AL2O 3，外观呈自由流动的白色，浅灰白色或黄褐色的粉末，在显微镜下观察为透明中空玻璃球体，酷似闪烁的珍珠。该产品具有质轻、耐磨、耐寒冻、耐腐蚀、耐酸碱、绝缘、无毒、高强度、低导热、防辐射、耐高温、自润滑等特性，它的表面大，分散性、流动性、化学稳定性好。该产品作为填充料能广泛应用于塑料、橡胶、油漆、涂料、冶金、电力、石油、机械、电子、汽车、船舶、科研设备、体育器材等广大领域。微珠复合材料在全球已获得广泛应用，它将成为二十一世纪新型复合材料的主流，它的出现是全球材料史上的一次重大革命，使材料由粉体世界向球体世界过渡。
6 粉煤灰陶粒的发展和应用
     粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺加少量粘结剂（如黏土）和固体燃料（如煤粉）以及极少量附加剂，经混合成球、高温焙烧而制成的一种人造轻集料。由于粉煤灰陶粒具有轻体、高强、保温隔热、节能环保、吸水率低等优点，它既可制成非承重空心砌块、隔墙板，也可制成承重空心砌块，还可以用于混凝土结构浇注，或制成混凝土构件。粉煤灰陶粒是一种新型的建筑材料，可用作墙体、广泛应用于建筑领域，为我国的墙体材料革新贡献力量.
7 为什么要从粉煤灰中选炭，怎样选炭?
    电厂锅炉在燃用无烟煤和劣质烟煤的情况下，由于经济燃烧还存在一些技术上的困难，因此煤粉不能完全燃烧，造成粉煤灰中含碳量增高，一般波动于8％一20％。全国每年从电站粉煤灰中流失数百万吨的煤炭，不但使煤炭资源白白流失，造成极大的浪费，而且，还由于粉煤灰中含有大量的炭，致使粉煤灰排放数量增加，更主要的是由于粉煤灰中含有未燃尽炭，会造成粉煤灰综合利用困难．影响了粉煤灰资源的开发，不利于环境保护。
     为了降低粉煤灰中的含炭量和充分利用资源，须对粉煤灰进行脱炭处理。脱炭可以用浮选法，也可以用电选法
     浮选法适用于湿法排放的粉煤灰。此方法是利用粉煤灰和煤核表面亲水性能的差异而将其区分的一种方法。在灰浆中加入捕收剂(如柴油等)，疏水的煤粒被其浸润而吸附在由于搅拌所产生的空气泡上，上升至液面形成矿化泡沫层，即为精煤。亲水的粉煤灰粒则被作为尾渣排除。为了使空气泡稳定，还需要往灰浆水中加入一种药剂——起泡剂(如杂醉油、松尾油、x油等)以减少水的表面张力。
     电选适用于干法排放的粉煤灰。其原理是利用粉煤灰在高压电场作用下，因灰与炭导电性能不同．而进行分离。粉煤灰是非导体物料，炭粒是良导体物料，在圆形电晕电场中，当粉煤灰获得电荷后．炭粒因导电性能良好。很快地将所获电荷通过圆筒带走，便在重力惯性离心力作用下，脱离圆筒表面，被抛入导体产品槽中，而非导体的粉煤灰所获电荷在表面释放速度较慢，故在电场力作用下，吸收在圆筒表面上，被旋转圆筒带到后部，由卸料毛刷排入非导体产品槽中，从而达到灰炭分离。
     经过选炭以后的低含炭尾灰是建材工业的优质原料。而浮选的碳可以作为燃料用于锅炉燃烧和其他燃料。
8 谈谈有关粉煤灰综合利用问题
    粉煤灰是具有火山灰活性的粒状材料，可用于生产建材产品，从节省自然资源、节约能源、节省土地、减少废物对环境的危害，以及推动新型建筑材料的发展等诸方面均有显著的效益和重要的意义。
粉煤灰在建材制品中的应用品种很多，这里简要介绍粉煤灰混凝土砌块的生产过程。
混凝土砌块包括普通混凝土砌块、轻集料混凝土砌块和粉煤灰混凝土砌块等，被认为是粘土砖的最理想的替代产品，近些年来发展很快，我国已制订了普通混凝土砌块和轻集料混凝土砌块国家标准。
生产粉煤灰混凝土砌块的主要原料为粉煤灰、集料、水泥等。原料经计量配料、搅拌、成型、养护等工序制成。在普通混凝土砌块和轻集料混凝土砌块中，也可掺入粉煤灰，但作为掺和料加入。而在粉煤灰混凝土砌块中，粉煤灰既是掺合料又是细集料，掺量较高，因而性能与前两种砌块也有所不同。
当前，生产粉煤灰混凝土砌块的厂家已较多，大多为国产设备生产线，也有引进的生产线。我们认为粉煤灰混凝土砌块中粉煤灰的用量应不小于30%，制品的性能应包括抗压强度、吸水率、抗冻性、碳化系数、软化系数、干燥收缩值等项，根据前期初步试验，在砌块生产中掺入粉煤灰，改善了混凝土拌合物的和易性和成型性能，同时对提高砌块的密实性、强度、抗冻和干缩等性能均有好处，且砌块表面平整，质感好。
此外，粉煤灰加气混凝土、粉煤灰混凝土小型空心砌块、水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块、粉煤灰砖、粉煤灰混凝土路面砖、粉煤灰陶粒及其混凝土制品、粉煤灰混凝土轻质隔墙板等均为粉煤灰建材制品，这说明，在建材工业中综合利用粉煤灰是大有作为的。要用好粉煤灰，不仅要了解粉煤灰的性能，还要清楚粉煤灰在各种建材制品中的行为和作用，扬长避短，才能在保护生态环境、发展新型建材等多个方面取得显著效。
9 粉煤灰在水泥中的利用
我国目前的使用情况
     我国是利用工业废渣和天然火山灰资源做水泥混合材最早、使用量最多的国家。解放前就有一些水泥厂利用矿渣做混合材生产矿渣硅酸盐水泥。解放后经济建设急需大量水泥，使我国在利用矿渣作为水泥混合材方面发展迅速，特别是立窑工业的发展，利用矿渣等活性混合材改善水泥安定性已成为立窑生产水泥的重要途径。水泥厂利用矿渣与活性混合材生产不同品种和标号的水泥，特别是近年来一些工厂还在水泥中掺入少量细磨石灰石，提高了水泥的强度。水泥工业中节能利废发挥了明显的效益，取得显著成就。
     1995年我国水泥产量4.76亿吨，立窑水泥占81％。其中625号、525号、425号、325号水泥分别占水泥总量的0.17％、9.1％、51.7％和37.7％，525号及以上水泥占不到总量的10％。在425号水泥中混合材掺加量若按20％计，混合材应为4920万吨；在325号水泥中混合材掺加量若按30％计，混合材应为5370万吨；混合材总量为1.03亿吨，其中矿渣约5200万吨，。其余为火山灰、粉煤灰及石灰石等。由此可见，目前我国水泥工业用作混合材的废渣和天然资源年约1亿吨左右.
10 粉煤灰砂浆粉的概念及用途
     粉煤灰砂浆是砂浆的一个新品种，它是在普通砂浆中加入一定量的粉煤灰所制成。
     粉煤灰砂浆粉是将一定量的石灰、石膏、粉煤灰、外加剂等共同粉磨而成,广泛用于配制建筑砂浆的建筑胶凝材料。在使用时只要和适量的水泥、砂子混配即可。
     粉煤灰砂浆粉按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
     1) 配制砌筑砂浆
     砂浆在建筑施工中的作用是将砖、石、砌块等墙体材料粘结为砌体。在建筑砌体中具有承载能力、起结合作用的是砌筑砂浆。砌筑砂浆主要由粉煤灰砂浆粉、水泥（或无水泥）、砂，按一定比例混合而成。它主要用于内外墙面、台度、踢脚、窗口、沿口、勒脚、磨石地面底层及墙体勾缝等各种装修工种及各种墙体砌筑工程等。
     粉煤灰砂浆粉使用于配制M2.5～M10.0不同等级的砂浆。
     2) 配制抹面砂浆
     抹面砂浆即抹灰砂浆。抹面砂浆是以薄层涂在建筑物表面，具有保护墙体不受风雨、潮气等侵蚀，同时使建筑部位光洁、平整、美观。粉煤灰抹面砂浆具有良好的和易性，与底面具有较好的粘结力，可以配制M2.5～M10.0不同等级的抹面砂浆。用粉煤灰砂浆粉配制的抹面砂浆，色泽淡雅，手感柔和细腻，后期强度高，能和任何品种的水泥掺配使用，而且不需掺配麻刀、纸筋之类的材料，使用造价比普通砂浆材料降低40%左右。
11 如何从粉煤灰中分选空心玻璃微珠?
     目前国内外从粉煤灰中分选空心玻璃微珠，大致可以分为两种方法。一是采用干法机械分选空心微珠；二是采用湿法分选空心玻璃微珠。具体采用方法可根据实际情况而定。
     在国内，采用干法机械分选的方法中，有重力分离筛系的分选空心玻璃微珠设备，每日可以处理30t粉煤灰。这套分选工艺包括提选空心微珠，并且可以选铁、选碳，以及空心玻璃微珠的多种粒径分级。
     空心玻璃微珠分选装置由三个主要部分组成，即分选器、分离器、收集器。
     分选器是采用重力分离法、分选器由三个大小不等的沉降箱组成．在每个沉降箱的下部，都设有卸料装置，当含有粉煤灰的气流由进气管道进入沉降箱时，由于气流通道断面的增大，使气体流速迅速下降，粉煤灰借本身重力的作用．有一部分逐渐下落到沉降箱中，根据等降原理，较重的粗颗粒，蜂窝状玻璃体，石英、莫来石，实心珠，铁珠和大颗粒炭粒大部分都分别沉降在分选器内。还有部分细小的空心玻璃微珠，超细微珠等随气流进入分离器。
     分离器是利用在气流旋转过程中作用于颗粒上的惯性离心力，使颗粒从气流中分离出来的。分离器的主要形式为旋风分离器组，由沉陷箱通道下来的细小空心微珠，随气流进入分离器，经过两级旋风分离器组的分选，能将大部分细小的空心微珠分选出来，余下极少量的超细微珠随气流最后进入收集器。
     收集器在分选装置的末端，它既是净化处理装置，又是回收超细微珠的收集器。工艺采用的是脉冲袋式收集器，它能将由分离器未选下来的绝大部分超细微珠收集起来。
     在湿法分选空心玻璃微珠的工艺中，在国内有用浮选法、溜槽法及分选单体矿物的重液变温法等。
12 粉煤灰漂珠的形成及传热机理
    煤粉在1300℃的电厂锅炉内燃烧时，粘土质物质熔融成微液滴，在炉内湍流的热空气作用下高速自旋，形成浑圆硅铝球体。燃烧和裂解反应产生的氮气、氢气和二氧化碳等气体在熔融的高温铝球内迅速膨胀，在表面张力作用下，形成中空的玻璃泡，然后进入烟道迅速冷却，硬化后成为高真空的玻璃态空心微珠，即粉煤灰漂珠。它一般占粉煤灰总量的1%左右，具有相对密度小于1、径小、质轻、中空、隔热、绝缘、隔音、耐火、耐压、硬度高、无团聚及分散性好等特性。漂珠球内是非常稀薄的二氧化碳气体，外壁热量传导到内壁时，靠近热壁的二氧化碳气体膨胀，密度减小而温度上升，在微小的球内产生非常缓慢的自然对流。由于稀薄二氧化碳气体的流速和密度都很小，所以其雷诺准数也很小，球内流体很难湍动形成紊流。因此，漂珠内二氧化碳气体环流的传热边界层很厚，几乎等于球的内腔半径，漂珠的给热过程基本上就是二氧化碳气体的热传导过程，所以漂珠的给热系数小，传热速率慢，保温效果好，这就是漂珠的基本传热机理

编辑：小薇