粉煤灰的形成及其资源化.ppt

* 大气污染控制工程 * 大气污染控制工程 * 大气污染控制工程 粉煤灰的形成及其资源化 主要内容 粉煤灰的基本性质 粉煤灰的形成过程及影响因素 粉煤灰带来的环境问题 粉煤灰的资源化 粉煤灰的基本性质 粉煤灰：实际上是煤燃烧的非挥发物残渣。 分为三类： ①漂灰,它是从烟囱中漂出来的细灰(10um) ②粉煤灰,又称飞灰（80%—90%）,它是烟道气体中收集的细灰; ③炉底灰,是从炉底中排出的炉渣中排出的细灰。 矿物组成： 由玻璃微珠、海绵状玻璃体、石英、氧化铁、 碳粒、硫酸盐等矿物组成粒径较细而不均匀的复杂多变的非均质物质。 我国粉煤灰的组成 可以看出我国粉煤灰化学成分主要由二氧化硅、氧化铝组成 粉煤灰的形成过程 有机物完全燃烧，无机矿物进一步反应。 由于内、外燃烧及冷凝及表面张力的作用，此时粉煤灰为多孔玻璃体 低沸点物质从固体碳间隙挥发，形成多孔粉煤灰物质，其表面粗糙，比表面积大 First Second Third 多孔玻璃体逐渐熔融收缩而形成颗粒，粒径不断变小转变为粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。 煤质对粉煤灰形成的影响 褐煤：由于煤化度较低，含碳:60％～77％，富含挥发分高（40%）,易冒烟所以粉煤灰形成较多50% 烟煤：由于煤化度高，含碳高：75％～90％ 所以灰分含量都小于25% 无烟煤：煤化程度最高，含碳量最高： 90％ ，挥发分最少：10%,所以其灰分含量很低 粉煤灰来源矿物性质 从成分上可将粉煤灰分出低铁质玻璃微珠(空心微珠、实心微珠)、高铁质玻璃微珠(磁珠)、高钙玻璃微珠、不规则多孔玻璃体和未燃尽炭粒等。 其中低铁质玻璃微珠来源于煤中粘土矿物。粘土矿物的粒度、成分、结晶形态及其与有机质的结合关系等将影响到粉煤灰颗粒的形貌与粒度分布。 空心微珠的体积或壳壁的厚薄与熔体粘度有关,由高岭石熔体粘度较高, 形成粒径较大的薄壁空心微珠;伊利石或金属氧化物含量较高的粘土矿物形成低粘度熔体，这样粉煤灰变为粒径较小的厚壁空心微珠或实心微珠. 另外呈分散状的含铁矿物,可与粘土小灰球聚结在一起,形成磁珠, 形成厚壁空心微珠或实心珠。 不同组分的影响 石英:颗粒通常仅部分熔融,形成不规则颗粒; 粘土矿物:因脱水收缩,形成多孔玻璃体; 黄铁矿、白铁矿:这些含铁矿物则形成另外一种几乎全由氧化铁构成的磁珠； 碳酸盐岩矿物：经分解熔融,形成高钙微珠. 微量元素的性质 微量元素在粉煤灰中的分布赋存特征取决于该元素的地球化学性质、在煤中的赋存状态及锅炉燃烧工况等. 按其挥发的难易程度可分三类： 第一类：主要富集在粗粒底灰中或在粗粒底灰和细粒飞灰间均匀分布。 第二类：为那些在燃烧过程中挥发,而温度降低时冷凝的元素,这些元素主要富集在飞灰细小颗粒物中, 且含量随飞灰粒度的减小而增大。 第三类：具有更强的挥发性,他们在固相中基本不存在,主要以气相形式排放到大气中。 与燃烧过程有关 燃烧过程如升温速度，燃烧时间等可以影响粉煤灰的形成，其中由燃烧过程决定的冷却速度更是深刻的影响了粉煤灰的形成。 一般来说，冷却速度较快时，玻璃体含量较多：反之，玻璃体容易析晶。 不同成分的煤粉在燃烧过程中形成的粉煤灰在排出的冷却过程中，形成了不同的物相 ，组成了晶体和非晶体矿物的混合物。且波动范围较大。 一般晶体矿物为石英、莫来石、磁铁矿、氧化镁、生石灰及无水石膏等，非晶体矿物为玻璃体、无定形碳和次生褐铁矿，其中玻璃体含量占50%以上。 我国粉煤灰的现状 我国的主要能源仍然来源于煤炭（占80%左右）所以产生大量粉煤灰。 我国粉煤灰的利用率仅为30%~40% 远低于国外的70%~80% 粉煤灰引起的环境问题 粉 煤 灰 危 害 占用大量土地 形成气溶胶，严重污染大气 排入水中 造成严重的水生生态环境污染，并可能引起堵塞 威胁人类健康 其比表面积较大，已凝结重金属放射性元素。同时其粒径小（10-100um） 粉煤灰的资源化 粉煤灰多孔比表面积大，密度小，质轻、易粘，结适合做建筑材料，吸附材料。 富含Al2O3,SiO2等活性成分，具有类似粘土性质易于水硬胶凝，作为水泥材料，GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》。 含有丰富的碱金属使ph通常大11—12，同时含有农作物所需的很多微量元素和钾、氮、磷及钙、硼等营养元素，并且能够改变土壤物理性质，所以可以用作土壤改良剂、作物肥料等。 含有大量玻璃体，易于分离空心微珠，干法达85% 燃烧后各种金属品位较高，