【正文】 隨粒度變細(xì) ,含炭量降低。 做一個(gè)研究者，要有耐心，灰分和燒失量的測(cè)定，燒后冷卻稱(chēng)量再燒再稱(chēng)量，直至恒重，這樣會(huì)需要多次 灼燒多次稱(chēng)量 。根據(jù)殘?jiān)亓浚?jì)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(guó)火電廠(chǎng)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?，而保留原煤粉的形狀。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(chǎng)浮選脫碳工藝流程 北京石景山電廠(chǎng)采用漂洗一磁選一分級(jí)工藝流程處理本廠(chǎng)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(chǎng)）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(chǎng)），從分選效果來(lái)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(chǎng)大多位于江、河、湖及城市水源保護(hù)區(qū)域，水源保護(hù)問(wèn)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(duì)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(wèn)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(jí)灰占 18%，Ⅱ級(jí)灰占 25%，其余為Ⅲ級(jí)灰。 2021 年 9 月 15 日，國(guó)際環(huán)保組織綠色和平在北京發(fā)布《 2021 中國(guó)粉煤灰調(diào)查報(bào)告》指出，火力發(fā)電產(chǎn)生的粉煤灰排放已經(jīng)成為中國(guó)工業(yè)固體廢物的最大單一污染源，但這卻長(zhǎng)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(wèn)題： (1)粉煤灰綜合利用率偏低，我國(guó)粉煤灰綜合利用率只有 30%左右，而國(guó)外對(duì)粉煤灰的利用率則高達(dá) 70%～ 80% 。綜合以上分析，我國(guó)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(huì)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(wèn)題 由于粉煤灰性能穩(wěn)定、價(jià)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(guó)家發(fā)電廠(chǎng)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(guó)國(guó)家 灰渣協(xié)會(huì)為主的一些單位，自 1967 年以來(lái)以連續(xù)召開(kāi)了多屆粉煤灰渣利用會(huì)議，并在 1974 年就把粉煤灰列為國(guó)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(guó)內(nèi)對(duì)用粉煤灰制無(wú)機(jī)絮凝劑的研究雖然已有報(bào)道，但工藝設(shè)計(jì)仍處于摸索階段，研究才剛起步，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化， 目前，在日本和西歐的一些國(guó)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(guó)的火電裝機(jī)容量從 2021 年起呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)，因此，粉煤灰排放也在過(guò)去內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 年內(nèi)增長(zhǎng)了 3 倍。 選題的必要性和意義 粉煤灰資源化過(guò)程所遇到的主要問(wèn)題是含碳超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。為了解決這些問(wèn)題，需要對(duì)粉煤灰分選后進(jìn)行綜合利用研究 [12]。由此可見(jiàn)，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(guó)策角度，還是從節(jié)約用水、堅(jiān)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(shí)的和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。 長(zhǎng)沙礦冶研究院在對(duì)木安電廠(chǎng)粉煤灰性質(zhì)分析的基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)“一粗一精 — 掃”浮選流程，可得到可燃體為 85％以上的高級(jí)精炭，用來(lái)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(guò)程所遇到的主要問(wèn)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(wèn)題。 一方面 ,產(chǎn)生粉煤灰的原為無(wú)煙煤 ,從各種牌號(hào)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(guò)程中雖具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)， 但幾十年來(lái)，我國(guó)堆放的粉煤灰，多數(shù)是用浮選法來(lái)處理的，因此，預(yù)計(jì)浮選法在粉煤灰的分選中還將發(fā)揮應(yīng)有的作用。混合體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(pán)尺寸 90mm，平均響應(yīng)時(shí)間3s。 試驗(yàn)根據(jù)對(duì)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(duì)粉煤灰進(jìn)行脫碳處理。利用振動(dòng)篩經(jīng)篩分，其中 粒級(jí)的物料顏色較白，后經(jīng)測(cè)得燒失量為 %，對(duì)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(jí)產(chǎn)率、燒失量 粒級(jí) /mm + + + + + 合計(jì) 產(chǎn)率 /% 100 燒失量 /% 圖 31 粉煤灰各粒級(jí)產(chǎn)率 由表 3圖 31 可以看出 :小于 產(chǎn)率為 %,屬于細(xì)級(jí)灰 ,且隨粒度變細(xì) ,含炭量降低 ,另外 即 400 目的細(xì)粒級(jí)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(jí)粉煤灰可作為Ⅱ級(jí)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(lèi)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(lèi)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(duì)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(shuō)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(shí) , 燒失量最小 %, 相對(duì)于用量 600g/t 時(shí)稍微有所降低 , 但是產(chǎn)率卻降低了 11 個(gè)百分點(diǎn) , 此時(shí)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(shí)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(shí)，拋去的 這一粒級(jí)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(jí)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(shí)和技術(shù)來(lái)促進(jìn)粉煤灰的綜合利用工作，重視新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和轉(zhuǎn)化，加大科研投入，并向發(fā)達(dá)國(guó)家借鑒和學(xué)習(xí)新的粉煤灰綜合利用途徑和工藝。 對(duì)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(jí)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(guò)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(shí)間也不同，數(shù)據(jù)見(jiàn)表 38。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 粗選時(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)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(shí) , 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?jiān)诙嗦氛婵者^(guò)濾機(jī)上過(guò)濾，干燥后測(cè)得相應(yīng)產(chǎn)率及燒失量，試 驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(jí)，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(huì)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(duì)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(cè)定方法 箱式電阻爐測(cè)灰分 815℃， 總灰分測(cè)定法測(cè)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(chēng)定重量（準(zhǔn)確至 克），緩緩熾熱，注意避免燃燒，至完全炭化時(shí)，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(dòng)篩 篩子直徑 200mm,搖動(dòng)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(duì)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?jī)?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(rùn)濕性和可浮性與煤炭類(lèi)似，其接觸角在 60176。其工藝 流程見(jiàn)圖 11。 國(guó)內(nèi)外粉煤灰分選工藝研究概況 目前世界各國(guó)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(guó)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(lái)講，目前全市共有 4 個(gè)灰場(chǎng)，累計(jì)粉煤灰堆放量為 4500 萬(wàn) t 左右，全部為電廠(chǎng)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(jí)粉煤灰。 粉煤灰全球形勢(shì)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(lái)看，我國(guó)對(duì)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(kāi)放以后，國(guó)家和地方制定了一系列鼓勵(lì)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(wèn)題 ....................................................................... 1 粉煤灰全球形勢(shì)與背景 ........