【正文】 隨粒度變細(xì) ,含炭量降低。 做一個研究者，要有耐心，灰分和燒失量的測定，燒后冷卻稱量再燒再稱量，直至恒重，這樣會需要多次 灼燒多次稱量 。根據(jù)殘渣重量，計算供試品中含總灰分的百分?jǐn)?shù)。 箱式電阻爐 額定溫度 1200 ℃，額定 電壓 220V ， 爐膛尺寸：300200120 mm， 功率 4 KW， 溫度精度 1℃ 左右 。 我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為： SiO Al2O FeO、 Fe2O CaO、 TiO MgO 、K2O、 Na2O、 SO MnO2等，此外還有 P2O5等。碎屑狀碳?；旧衔慈紵Ａ粼悍鄣男螤?。主要實(shí)用技術(shù)有：燃燒法、電選和浮選法 [19]。左右，而粉煤灰中其他顆粒的接觸角較小，只有 10176。 圖 11 株洲電廠浮選脫碳工藝流程 北京石景山電廠采用漂洗一磁選一分級工藝流程處理本廠粉煤灰得到了純度分別為98％、 95％、 86％的厚壁微珠，總回收率達(dá) ％。粉煤灰的分選按分選 介質(zhì)的不同，目前可分為以空氣為介質(zhì)的干法分選工藝（一般適用于干法排灰的電廠）和以水為介質(zhì)的濕法分選工藝（一般適用于濕法排灰的電廠），從分選效果來看濕法分選工藝優(yōu)于干法分選工藝 [15]。再加上粉煤灰貯 灰場大多位于江、河、湖及城市水源保護(hù)區(qū)域，水源保護(hù)問題也十分迫切 [14]。為了降低粉煤灰中的含碳量和充分 利用資源，須對粉煤灰進(jìn)行脫碳處理， 脫炭好壞成為粉煤灰能否綜合利用的關(guān)鍵問題。新機(jī)組多采用煤粉爐燃燒工藝，電除塵干式排灰，碳含量顯著降低，一般低于 5%，其中Ⅰ級灰占 18%，Ⅱ級灰占 25%，其余為Ⅲ級灰。 2021 年 9 月 15 日，國際環(huán)保組織綠色和平在北京發(fā)布《 2021 中國粉煤灰調(diào)查報告》指出，火力發(fā)電產(chǎn)生的粉煤灰排放已經(jīng)成為中國工業(yè)固體廢物的最大單一污染源，但這卻長期被忽視。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 但粉煤灰的綜合利用存在以下問題： (1)粉煤灰綜合利用率偏低，我國粉煤灰綜合利用率只有 30%左右，而國外對粉煤灰的利用率則高達(dá) 70%～ 80% 。綜合以上分析，我國粉煤灰綜合利用在傳統(tǒng)項(xiàng)目上，如燒磚、筑路、做水泥和混凝土的摻合料等方面會有繼續(xù)深入發(fā)展，并陸續(xù)產(chǎn)生新的工藝。 粉煤灰的用途及利用存在問題 由于粉煤灰性能穩(wěn)定、價格低廉，其綜合利用主要是在建材、建工、道路、填筑、農(nóng)業(yè)和其他等方面。但真正引起人們重視是在 20 世紀(jì) 50 年代之后，尤其是 70 年代中期石油危機(jī)之后，許多國家發(fā)電廠的燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，都轉(zhuǎn)向以煤炭為主要燃料。粉煤灰的 含碳量高，燒失量也高，嚴(yán)重制約粉煤灰的綜合利用與商品化。例如：以美國國家 灰渣協(xié)會為主的一些單位，自 1967 年以來以連續(xù)召開了多屆粉煤灰渣利用會議，并在 1974 年就把粉煤灰列為國家最豐富的第七位固體礦物資源 [1,2]。在其他方面，主要用于提取有用物質(zhì)，如提取微珠、炭、鐵、鋁等，以及利用粉煤灰表面積大、孔隙多、吸附性能好的特點(diǎn)，可處理各種工業(yè)污染。國內(nèi)對用粉煤灰制無機(jī)絮凝劑的研究雖然已有報道，但工藝設(shè)計仍處于摸索階段，研究才剛起步，還沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化， 目前，在日本和西歐的一些國家利用粉煤灰生產(chǎn)高效絮凝劑現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。 (4) 政策落實(shí)難，利用工作不盡人意。 中國的火電裝機(jī)容量從 2021 年起呈現(xiàn)出爆炸式的增長，因此，粉煤灰排放也在過去內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 年內(nèi)增長了 3 倍。 選題的必要性和意義 粉煤灰資源化過程所遇到的主要問題是含碳超過標(biāo)準(zhǔn)。為了解決這些問題，需要對粉煤灰分選后進(jìn)行綜合利用研究 [12]。由此可見，粉煤灰綜合利用不論是從節(jié)約土地、保護(hù)環(huán)境的基本國策角度，還是從節(jié)約用水、堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度，都是十分必要的，都具有現(xiàn)時的和長遠(yuǎn)的意義。 長沙礦冶研究院在對木安電廠粉煤灰性質(zhì)分析的基礎(chǔ)，經(jīng)過“一粗一精 — 掃”浮選流程，可得到可燃體為 85％以上的高級精炭，用來制造活性炭。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 粉煤灰除炭原理和方法 粉煤灰除炭原理 粉煤灰資源化過程所遇到的主要問題是碳含量超標(biāo)，因此 ,脫炭好壞成為粉煤灰能否綜合利用的關(guān)鍵問題。 一方面 ,產(chǎn)生粉煤灰的原為無煙煤 ,從各種牌號煤炭的接觸角數(shù)據(jù)可看到 ,煉焦煤、肥煤、瘦煤的接觸角均大于 80176。干選法在實(shí)際應(yīng)用過程中雖具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)， 但幾十年來，我國堆放的粉煤灰，多數(shù)是用浮選法來處理的，因此，預(yù)計浮選法在粉煤灰的分選中還將發(fā)揮應(yīng)有的作用?；旌象w中這三者的比例隨著煤燃燒所選用的技術(shù)及操作手法不同而不同。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 表 21 粉煤灰的主要化學(xué)成分 成分 含量 /% 成分 含量 /% SiO2 CaO Al2O3 MgO Fe2O3 SO3 表 22 粉煤灰的主要元素組成 元素 含量 /% 元素 含量 /% O ～ Fe ～ Si ～ Ca ～ Al ～ K ～ 粉煤灰的物 理性質(zhì)中，細(xì)度和粒度是比較重要的項(xiàng)目。 電子天平 量程 210g，可讀性 ，秤盤尺寸 90mm，平均響應(yīng)時間3s。 試驗(yàn)根據(jù)對試樣的粒度分析 ,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件，確定采用浮選工藝對粉煤灰進(jìn)行脫碳處理。利用振動篩經(jīng)篩分，其中 粒級的物料顏色較白，后經(jīng)測得燒失量為 %，對試樣進(jìn)行粒度分析得出該灰粒度特性如表 31 表 31 原粉煤灰物料各粒級產(chǎn)率、燒失量 粒級 /mm + + + + + 合計 產(chǎn)率 /% 100 燒失量 /% 圖 31 粉煤灰各粒級產(chǎn)率 由表 3圖 31 可以看出 :小于 產(chǎn)率為 %,屬于細(xì)級灰 ,且隨粒度變細(xì) ,含炭量降低 ,另外 即 400 目的細(xì)粒級灰燒失量為 %，參照 GB15961991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)可知該粒級粉煤灰可作為Ⅱ級灰，這是由于粒度越細(xì)，燃燒狀況改善 , 炭珠燃燒完全則殘?zhí)甲兩?。新鮮的煤粒表面有一層有機(jī)油類化合物 ,表現(xiàn)為強(qiáng)的天然疏水性；而在 200℃溫度下的氧化煤粒 ,其天然疏水性差。而起泡劑是在浮選礦漿經(jīng)捕收劑和調(diào)整劑處理后，礦物的表面性質(zhì)已達(dá)到了浮選要求的條件下，加入起泡劑就能形成泡沫。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 33 起泡劑種類試驗(yàn)結(jié)果 /% 如圖 33 可得出，相同數(shù)量的 2油和仲辛醇對該粉煤灰 泡沫產(chǎn)品及尾礦的產(chǎn)率和燒失量作用效果差別不大，另外在實(shí)驗(yàn)室條件下， 2油易得，所以該實(shí)驗(yàn)選擇 2油作起泡劑。 表 35 2 油用量試驗(yàn)結(jié)果 尾礦指標(biāo)/% 2油用量 g/t 300 400 500 600 700 800 產(chǎn)率 /% 燒失量 /% 圖 36 2油用量尾礦產(chǎn)率試驗(yàn)結(jié)果 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 37 2油用量尾礦燒失量試驗(yàn)結(jié)果 由表 3圖 36 和圖 37 可知 : 隨著 2油用量的增加 ,槽內(nèi)產(chǎn)品的產(chǎn)率與燒失量都逐漸變小 , 說明柴油與 2油的配合 ,隨劑量的加大 ,捕收作用增強(qiáng) ,從表和圖中數(shù)據(jù)可以看出 , 當(dāng) 2油用量為 700g/t時 , 燒失量最小 %, 相對于用量 600g/t 時稍微有所降低 , 但是產(chǎn)率卻降低了 11 個百分點(diǎn) , 此時藥耗增加 100g/t，故確定 2油用量 600g/t。為最終確定最優(yōu)浮選流程，采用“一粗一精一掃”流程進(jìn)行充其量的實(shí)驗(yàn)。因此，本試驗(yàn)選用精選時間為 3min。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第四章 總 結(jié) 實(shí)驗(yàn)最終產(chǎn)品指標(biāo)和工藝流程 如表 51，本實(shí)驗(yàn)選取入選粉煤灰物料時，拋去的 這一粒級的粉煤灰的燒失量為 %，且占實(shí)驗(yàn)室粉煤灰物料的 %， 根據(jù) GB15961991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》這一標(biāo)準(zhǔn)，它屬于Ⅱ級灰，它 本身就是一種產(chǎn)品。 要提高粉煤灰綜合利用率，關(guān)鍵是要以創(chuàng)新的意識和技術(shù)來促進(jìn)粉煤灰的綜合利用工作，重視新產(chǎn)品的開發(fā)和轉(zhuǎn)化，加大科研投入，并向發(fā)達(dá)國家借鑒和學(xué)習(xí)新的粉煤灰綜合利用途徑和工藝。 對精選、掃選，不默認(rèn)粗選的最佳藥劑制度條件，重新尋求比較合理的浮選工藝，并分析粗選、精選、掃選選擇藥劑制度規(guī)律。在掃描電鏡 下 , 尾灰主要呈現(xiàn)為大顆粒的塊狀和細(xì)粒級的顆粒狀 [24]，如圖 314。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 精選試驗(yàn) 精選工藝的重新探索 經(jīng)過粗選得 到了燒失量 %,產(chǎn)率 %的粗選精礦，而燒失量在 40%以下的粗炭要進(jìn)行進(jìn)一步的浮選才能得到更好地利用 , 選擇適當(dāng)?shù)母∵x工藝條件，實(shí)驗(yàn)安排了粗選精礦的精選試驗(yàn) , 與粗選實(shí)驗(yàn)除加藥量不同外，浮選時間也不同，數(shù)據(jù)見表 38。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 粗選時間對浮選的影響 控制粉煤灰礦漿濃度為 100g/L，捕收劑輕柴油的用量為 1500g/t，起泡劑 2油的用量為 600g/t，考察了不 同粗選時間對粉煤灰中未燃炭回收的浮選效果的影響，結(jié)果如表37 所示。改變藥劑用量時 , 精炭的回收率和品位隨著藥劑量的增加而提高。分別將富集泡沫炭液和尾灰用濾紙在多路真空過濾機(jī)上過濾，干燥后測得相應(yīng)產(chǎn)率及燒失量，試 驗(yàn)結(jié)果見表 33。利用實(shí)驗(yàn)室小型浮選機(jī)在不同條件下進(jìn)行浮選單因素試驗(yàn) ,確定出較佳的工作條件。筆者大膽地將原樣粉煤灰除去 這一粒級，將去除后的粉煤灰作為入 選物料，這樣的浮選效果果然好了很多，入選物料的粒度組成則變?yōu)槿绫?32。 在實(shí)驗(yàn)室要學(xué)會自己創(chuàng)造條件如：藥劑使用藥用針管進(jìn)行添加，藥 劑用量的確定，對于柴油 100 滴是 ， 2 油是 ，然后進(jìn)行換算每次實(shí)驗(yàn)要加多少藥劑。 灰分測定方法 箱式電阻爐測灰分 815℃， 總灰分測定法測定用的供試品須粉碎，混合均勻后，取供試品 2～ 3 克置熾灼至恒重的坩堝中，稱定重量（準(zhǔn)確至 克），緩緩熾熱，注意避免燃燒，至完全炭化時，逐漸升高溫度至 500～ 600℃ ，使完全灰化并至恒重。 XSB70B 標(biāo)準(zhǔn)振動篩 篩子直徑 200mm,搖動次數(shù) 221 次 /分， 振擊次數(shù) 147 次 /分，振幅 5mm。吸附性由于玻璃微珠含量較大而差于沸石、硅藻土等常用非金屬礦物吸附劑。粉煤灰中未燃盡的碳粒，一般聚集在比較粗的粉煤灰顆粒中，呈多孔狀居多，呈碎屑狀次之。 粉煤灰除炭方法 當(dāng)今世界上降低粉煤灰炭含量的方法主要有 2 種：①排灰前降低炭含量，即進(jìn)行鍋爐改造以提高煤粉燃燒效率；②對高炭粉煤灰采用一 定工藝和方法，將其中未燃盡炭除掉一部內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 分。相關(guān)研究證明，粉煤灰中炭粒的表面潤濕性和可浮性與煤炭類似，其接觸角在 60176。其工藝 流程見圖 11。 國內(nèi)外粉煤灰分選工藝研究概況 目前世界各國主要采用浮選法脫碳，燃燒法、電選法仍處于實(shí)驗(yàn)室與半工業(yè)試驗(yàn)階段。根據(jù)國內(nèi)外試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰堆放的地方地下水都受到了不同程度的污染，比較明顯的是使 pH值升高，有毒有害的鉻、砷等元家含量增加。為此，制磚用粉煤灰含碳量一般控制在不大于 10% 。 就包頭市來講，目前全市共有 4 個灰場，累計粉煤灰堆放量為 4500 萬 t 左右，全部為電廠的濕排灰，碳含量都在 14%左右，新排粉煤灰中，老機(jī)組仍然采用的是濕式排灰，品質(zhì)仍然屬于碳含量高的Ⅲ級粉煤灰。 粉煤灰全球形勢與背景 粉煤灰排放量驚人，已成工業(yè)固體污染之首。 （ 3）以粉煤灰為回填料，應(yīng)用于煤礦采空區(qū)回填，控制地表沉陷，以粉 煤灰為原料制備聚合物復(fù)合材料，纖維材料等。 就目前有關(guān)資料來看，我國對粉煤灰綜合利用主要集中在用于燒磚、筑路、做水泥和混凝土的摻合料、選取漂珠、改良土壤等方面，只有少部分用于化工工業(yè)和廢水處理 [5]。作為一項(xiàng)重大的經(jīng)濟(jì)政策，并提到戰(zhàn)略高度，則是在改革開放以后，國家和地方制定了一系列鼓勵粉煤灰資源綜合利用政策，這有力的推進(jìn)了粉煤灰的利用，1995 年粉煤灰的利用率上升到 %[3]。 第一章 緒 論 ............................................................................................................................ 1 課題的提出 背景 ......................................................................................................... 1 粉煤灰的產(chǎn)生與研究歷史淵源 ....................................................................... 1 粉煤灰的用途及利用存在問題 ....................................................................... 1 粉煤灰全球形勢與背景 ........