【正文】 班級： 第 13 周 第 25～ 26 學(xué)時 年 月 日 本次課題章節(jié)： 第四章 灰渣綜合利用技術(shù) 第一節(jié) 概述 教學(xué)目的： （ 1） 了解我國火電灰渣的排放、利用狀況 。 （ 2）熟悉幾個粉煤灰常用領(lǐng)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 。煙氣脫硫機組占煤電機組的比例已由 2020 年底的 2%上升到目前的 50%以上， 超過 了 美國煤電機組的脫硫比例。 綜合利用粉煤灰 （渣） 能夠改善生態(tài)環(huán)境、變 廢 為寶、節(jié)約 資 源，具有顯著的社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益，是一項利國、利民、利企業(yè)的工作，符合保護(hù)土地、合理開發(fā)自然資源的基本國策。 而脫硫石膏作為地方資源．不僅品位高，而且運輸距離短，只要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理工藝，穩(wěn)定控制含水率，就能具有較高的市場竟?fàn)幜Α? 表 41 粉煤灰綜合利用容納量和技術(shù)水平分類 類別 用途 應(yīng)用 實例 類別 用途 應(yīng)用 實例 高容量 /低技術(shù) 灌漿材料 廢礦井填充 廢坑道填充 中容量 /中技術(shù) 墻體材料 彩色地面磚 層面保溫 材料 5 筑路工程 基層材料 粉煤灰防水粉 回填材料 大橋橋臺回填土 擋土墻回填土 混凝土 摻和 料 代替部分水泥 中容量 /中技術(shù) 水泥生產(chǎn) 混合物原料 低容量 /高技術(shù) 分選微珠 制造巖棉制品 磁化粉煤灰 粉煤灰提鋁粉 粉 煤灰藝術(shù)制品 吸收材料 新型保溫材料 土壤磁性改良劑 電解鋁原料 炭黑、活性炭等 代替石膏 分子篩原料 墻體材料 粉煤灰 燒 結(jié)磚 粉煤灰磚 粉煤灰陶粒 粉煤灰砌 塊 第一類：高容量 /低技術(shù)。主要為分選利用，產(chǎn)品層次高，吃灰量 小 ，技術(shù)水平要求高，但經(jīng)濟(jì)效益好。 （三）中國粉煤灰綜合利用概況 我國利用粉煤灰是 20 世紀(jì) 20 年代末 30 年代初從上海楊樹浦發(fā)電廠開始的 。部分用于制造磚、砌塊和板材等墻體材料，用于水泥混合材，混凝土摻和料。優(yōu)惠政策主要是稅收減免涉及到地方政府的財政收入，各地態(tài)度不一。 粉煤灰的強度貢獻(xiàn)一般由細(xì)度、需水量比 、 火山灰活性指數(shù)及硅、鋁、鐵氧化物含量 等指標(biāo)控制。 由于國內(nèi)外對脫硫灰渣的應(yīng)用范圍還不廣，大部分用于回填及灰場貯存，涉及到工程應(yīng)用時可參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。 GB/T15962020 與被其替代的 GB15961991 一致，均未將細(xì)度列為質(zhì)量指標(biāo)，因為目前摻粉 煤灰水泥的生產(chǎn)在國內(nèi)均采用混磨工藝。 (2)強度等級 燒結(jié)普通磚按其抗壓強度分為 MU MU2 MU MU1 MU10 ，5 個強度等級，其強度應(yīng)符合表 46 的規(guī)定。 7 53 177。 (2)空心建筑材料制品放射性核素限量 當(dāng)空心建筑材料制品的空心率大于 25％，或質(zhì)量厚度小于 8g/cm2 時，其放射性核素鐳 22釷 232 和鉀 40 的比活度的限值可適當(dāng)放寬，但應(yīng)同時滿足式 (43)和式 (44)的要求： 14 6 0 0C2 9 0C3 7 0C KThRa ??? (43) RaC ≤ 200 (44) 10 上課時間 :第十四 次 上課地點 : 綜合樓主階 6 課程名稱 ： 電廠環(huán)保技術(shù) 年級： 班級： 第 14 周 第 27～ 28 學(xué)時 年 月 日 本次課題章節(jié)： 第 四 章 第二節(jié) 火電廠 灰渣 的 分類 和 基本 性能 教學(xué)目的： （ 1） 掌握粉煤灰、渣的分類和幾個主要的性能指標(biāo) 重點： 性能指標(biāo) 難點： 性能指標(biāo) 的定義及意義 教學(xué)方法： 采用多媒體教學(xué)課件 講課內(nèi)容及時間分配： 第四 章 灰渣綜合利用技術(shù) 第二節(jié) 火電廠 灰渣 的 分類 和 基本 性能 灰渣 共 2 課時，講授 11 教學(xué)內(nèi)容 第二節(jié) 火電廠 灰渣 的 分類 和 基本 性能 一、 火電廠灰渣 的 分類 （一）粉煤灰的分類 化學(xué)組成 分 根據(jù)粉煤灰的化學(xué)組成可將其分為低鈣型和高鈣型， CaO 含量在 10％以上者屬于高鈣型 粉煤灰。 與普通 F 類粉煤灰相比較， C 類灰的化學(xué)組成特點為： (Fe2O3+SiO2+Al2O3）含量、燒失量、含水量及 K2O 含量較低， CaO、 MgO、 SO Na2O 含量較高。 F類粉煤灰的化學(xué)組成見表 411。 陳灰性質(zhì)比較差，因此沒有強度要求，一般用于回填。干法產(chǎn)生的脫硫灰渣，即脫硫產(chǎn)物和灰的混合物，這種灰渣隨著干法脫硫工程的逐步實施也將占有一定比例。 粉煤灰的顏色變化在一定程度上也反映了粉煤灰的細(xì)度。 粉煤灰 堆積密度 可用式（ 46）表示： 0100)mm( 12b ??? V? （ 46） 式中 ： b? －粉煤灰的 堆積密度 ， 3/mkg ； 2m －容量筒及樣品 質(zhì)量 ， kg ； 1m — 容量筒 質(zhì)量 ， kg ； V — 容器的 容積， L。 多數(shù)國家規(guī)定以 45um篩篩余百分?jǐn)?shù)為細(xì)度指標(biāo)。比表面積的測定，通常用勃氏試驗法，用 這類方法所測定的比表面積的變化范圍一般為 1700～ 6400 cm2 /g。在粉煤灰顆粒中，當(dāng)多孔玻璃體或碳粒含量相對較多時，需水量比就大；密實玻璃體含量高時，需水量比小?；钚灾笖?shù)按式 (49)計算： 100)(128 ?? RRH （ 49） 式中 ： H28—— 強度活性指數(shù)， %； R—— 試驗?zāi)z砂 28d 抗壓強度， Mpa； R1—— 對比膠砂 28d 抗壓強度， MPa。次要的化學(xué)成分為 CaO、 MgO、 SO Na2O 及 K2O 等。 由于粉煤灰中的含碳量與燒失量有 較好的 相關(guān) 關(guān)系，因此，以燒失量表示粉 16 煤灰中含碳的程度 。 (三 )礦物組成 粉煤灰是一種高度分散的 固相集合體，主要由無定形和結(jié)晶礦物相組成。 漂珠是粉煤灰中存在的一 種大量的中空封閉型玻璃珠體，呈灰白色，相對密度小于 1可浮于水面。 粉煤灰中的石英多為白色，有些呈單體小石英碎屑，也有些附在碳粒和煤矸石上呈集合體形式存在。玻璃微珠中含有的活性 2SiO 和活性 32OAl 量越多，活性越高。 爐渣 的礦物 組成主要 包括 玻璃微珠、海綿狀玻璃體、石英、氧化鐵、硫酸鹽等。 (二 )干法、半干法脫硫灰渣的性能 在干法和半干法工藝中，由于脫硫吸收劑的加入， 使 脫硫灰渣的物理、化學(xué)特性與傳統(tǒng)意義上的粉煤灰相比發(fā)生了很大的變化。此外，在礦井回填、塑料工業(yè)、軍事工業(yè)、化工原料的提取、環(huán)境工程及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。親水的粉煤灰則作為尾渣排除。用脫炭粉煤灰制成 500 號普通水泥時，粉煤灰摻配比為 7％～ 15％；400 號粉煤灰水泥的摻配比為 27％。 從粉煤灰中精選鐵礦具有工藝簡單、投資小、成本低等優(yōu)點，所選出的鐵精礦可供冶煉生鐵；鐵礦粉可以作為制作鐵紅、鐵黃等染料的原材料。 分離器由兩級旋風(fēng)分離器組成，利用氣流旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的慣性離心力使進(jìn)入其中的大部分細(xì)小空心微珠分離出來。目前這些產(chǎn)品大部分都制定了國家或主管部門的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品也形成了產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用技術(shù)也十分成熟，已形成粉煤灰利用的比較穩(wěn)定的領(lǐng)域。表 420 表明了粉煤灰在磨細(xì)前后性能的變化。用質(zhì)量合格的粉煤灰作混合材磨制水泥，可分別生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥、礦渣和粉煤灰雙摻 水泥（復(fù)合硅酸鹽水泥）、粉煤灰硅酸鹽水泥。 （ 4）制取無熟料水泥 粉煤灰中 32OAl 含量 15％， 2SiO 含量 40％時，可用來生產(chǎn)無熟料水泥。粘土粉煤灰燒 結(jié)磚的原料配比是：粘土 50％，粉煤灰 50％；煤矸石粉煤灰燒結(jié)磚的原料配比是：粉煤灰 60％，煤矸石 40％。 碳化磚的特點是節(jié)能、成本低，磚體輕。 此種磚的原料配比是 78％～ 80％的粉煤灰， 20％～ 22％的生石灰和適量泡沫劑。 4．生產(chǎn)硅酸鹽砌塊 粉煤灰硅酸鹽砌塊是以粉煤灰、石灰、石膏作膠結(jié)材料，與集料（可用煤渣、硬礦渣或其他集料）按比例配合，加水?dāng)嚢?，振動成型，常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而制成的墻體材料。 其粉煤灰用 量可占 70％左右。 （三） 粉煤灰在筑路方面的應(yīng)用 粉煤灰可作為主要材料或輔助材料，用于路基層和底基層的建造，路堤、路面的建造及回填料、灌漿等。 表 425 幾種粉煤灰與石灰石礦粉的一般性質(zhì)比較 項目 石灰石礦粉 細(xì)灰 粗灰 粗灰 (2) 密度 （ g/cm3） 容重 （ g/cm3） 滴 HCl 起泡反應(yīng)小 起泡反應(yīng)小 起泡反應(yīng)小 起泡反應(yīng)小 pH 值 7 8 8 8 親水系數(shù) 比表面積 (cm2/g) 2620 3080 3585 3527 2．建造粉煤灰路堤 粉煤灰路堤是指采用粉煤灰或部分粉煤灰填筑的路提。二灰土回填即將 原狀粉煤灰與生石灰按照 8:2 的比例 ，經(jīng)均勻攪拌和分層夯實而形成 墊層，其承載能力可達(dá)到 100kPa 以上。 （五）粉煤灰在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上用灰量大面廣。石灰穩(wěn)定粉煤灰或石灰粉煤灰穩(wěn)定土在路面基層中的應(yīng)用比傳統(tǒng)材料優(yōu)越，因為石灰可使混合料的最佳含水量增大，最大干密度減小，且其強度、剛度、穩(wěn)定性提高，溫度收縮系數(shù)減小，對抗低溫縮裂有重要作用。 1．粉煤灰替代礦粉作瀝青混合料中的填充料 瀝青混合料是以一定級配的礦料，加入適量的瀝青和填充料，加熱拌和均勻而成的，鋁粉 水 粉煤灰 生石灰 石膏 水泥 計量 計量 球磨機 計量 澆注車 模具 切割 高壓養(yǎng)護(hù) 計量 球磨機 出料 圖 47 粉煤灰加氣混凝土生產(chǎn)工藝流程 成品 27 適用于瀝青路面。 粉煤灰加氣混凝土具有一般加氣混凝土的共同特點：容重輕且具有一定的強度，絕熱性能良好，有良好的防火性能，易于加工等 ， 主要用于屋面保溫、內(nèi)外墻體和陽臺隔斷。粉煤灰砌塊的生產(chǎn)工藝流程如圖 46 所示，原料配比列于表 424 中。 泡沫劑可自行配制，由松香、氫氧化鈉、水膠等經(jīng)皂化而制得。 (3)制蒸氣養(yǎng)護(hù)磚（簡稱蒸養(yǎng)磚）粉煤灰蒸養(yǎng)磚是以粉煤灰為主要原料，摻入適量骨料生石灰、石膏，經(jīng)坯料制備、壓制成型、常壓或高壓蒸氣養(yǎng)護(hù)而制成的磚。以煤矸石和粉煤灰為原料的燒結(jié)磚，尚需增加煤矸石的處理工序，一般可采用顎式破碎機破碎，再用球磨機磨細(xì)后進(jìn)行配料。石灰粉煤灰水泥的標(biāo)號較低，一般在 300 號以下，主要適用于制造大型墻板、砌塊及低層民用建筑工程等。當(dāng)粉煤灰加入量小于 25％時，強度下降幅度較小；當(dāng)加入量超過30%時，強度下降幅度增大。 表 420 原狀灰和磨細(xì)粉煤灰產(chǎn)品的主要指標(biāo)變化情況 粉煤灰種類 細(xì)度 (篩余量 ) 密度 需水量比 抗壓強度比 掃選 高級精碳 精選 中礦 中礦 浮選 粉煤灰 尾渣 普通碳 高珠 低珠 圖 43 粉煤灰濕式分選流程 23 80μ m 篩 45μ m 篩 (%) 28d 90d 原狀粉煤灰 7~30 20~46 ~ 102~113 60~75 75~90 磨細(xì)粉煤灰 2~5 17~20 ~ 98~102 75~85 85~95 2．生產(chǎn)水泥 （ 1）代替粘土原料生產(chǎn)水泥 粉煤灰的化學(xué)組成與粘土相似，可用來代替粘土配制水泥生料。研究表明粉煤灰的細(xì)度不同，對硅酸鹽水化產(chǎn)物的影響也不同，細(xì)度越細(xì)，其活性越高。 收集器在分選系統(tǒng)末端，一般采用脈沖袋式收集器，它既能回收超細(xì)微珠，又可作凈化處理裝置。 （１）干式機械分選 目前世界上采用機械分選微珠的方法已初具規(guī)模。煤炭在高溫下燃燒時，這些含鐵礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為磁珠狀態(tài)的氧化鐵（ 43OFe ），在粉煤灰中占 8％～ 29％。粉煤灰浮選流程如圖 41 所示。根據(jù)其化學(xué)成分、礦物組成及排灰方式，可采用重選、浮選、磁選、電選及化學(xué)選礦等方法對粉煤灰進(jìn)行分選。 干法（半干法）脫硫灰與普通粉煤灰 相比， 最主要差異在于前者具 有較高的 pH 值、較強的自硬性、較低的滲透率、較多的鈣基化合物和較細(xì)的粒徑。 2H2O)，呈粉末狀。對于少數(shù) CaO 含量很高的粉煤灰，其本身含有較多的游離 CaO 和一些具有水硬活性的礦物，如硅酸二鈣、三鋁酸五鈣等，加水后這種粉煤