5煤系固体废物的资源化ppt-PowerPointPr

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,5,煤系固体废物的资源化,煤系固体废物,煤矸石:煤的开采、加工过程产生。,粉煤灰和锅炉渣：煤的利用过程（火力发电）产生。,一座10,5,kW,装机容量的发电厂一年要排出10,5,t,煤灰渣,!,沉积于炉底,-100,m,T1300,煤,破碎,焚烧炉悬浮燃烧,集尘器捕集,粉煤灰(飞灰),锅炉渣(底灰),占总灰渣量的1020%,占总灰渣量的8090%,1,5.1煤矸石的资源化,煤矸石的产生量约占我国工业废渣年排放总量的1/4。一般每采1t原煤排矸石0.2t。据统计,煤矸石每年以0.81081.0108吨的速度增加。,一、煤矸石的组成,有机物（含碳物）和无机物（岩石物质）组成的混合物。一般,煤矸石的热值：837418kJ/kg。,2,表5-1 煤矸石的化学组成,%,SiO,2,Al,2,O,3,CaO,MgO,Fe,2,O,3,Na,2,O+K,2,O,烧失量,5165,1636,17,14,29,12.5,217,主要矿物,包括高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。,3,4,自燃过的煤矸石,5,目前我国煤矸石的主要资源化途径有：,1)回收能源：,作为大型沸腾炉燃料供热或发电：热值8360,kJ/kg,。,1975,年在四川永荣矿务局建立了中国第一座流化床煤矸石电厂。,2),生产建筑材料,：,煤矸石的成分中主要为粘土矿物。,水泥、烧结砖瓦、免烧砖瓦、空心砌块、建筑陶瓷、轻骨料（陶粒）、岩棉等；,3),用作建筑材料,：代替河砂、碎石等铺路、井下回填、造地复垦。,6,4)生产化工原料：聚合铝、分子筛等。,与盐酸反响生成（2A1Cl3.H2O）,再生成聚铝。,5)用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼等元素,可作为农作物生长的刺激剂,6)回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的硫化铁,可通过分选回收作为制取硫酸的原料。我国有七个选煤厂建立了硫化铁回收车间,从煤矸石中回收硫化铁,总设计能力为7.5105ta。,7,5.,2,粉煤灰的资源化,8,9,10,粉煤灰的化学成分(),产地,烧失量,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,TiO,2,CaO,MgO,K,2,O,Na,2,O,SO,3,宝鸡,西安,苏州,杨浦,抚顺,邵武,石家庄,石景山,鹤壁,坝桥,郑州,青岛,开远,铜陵,新汶,株洲,南宁,3.35,6.25,8.35,1.33,2.81,4.97,1.99,5.18,3.53,7.24,3.14,6.02,6.15,4.26,4.64,3.51,47.2,48.9,51.8,46.5,62.2,56.0,50.2,52.4,50.9,48.7,57.5,45.0,12.5,37.2,56.6,60.6,47.8,59.0,32.5,29.7,28.5,30.3,19.8,25.9,25.9,26.3,28.0,27.6,21.1,27.1,8.82,21.8,22.1,35.7,37.6,20.2,11.0,10.1,4.56,10.4,7.80,7.87,4.58,6.95,9.14,9.45,7.56,12.1,5.45,3.27,8.82,2.74,5.68,4.37,1.32,1.05,1.30,1.05,1.00,1.05,1.15,1.90,1.05,0.58,1.21,0.73,1.10,0.74,1.12,4.06,3.12,3.70,2.65,2.42,3.32,3,4.33,5.28,4.22,3.05,2.42,61.6,27.21,1.28,0.80,1.33,0.81,1.02,0.98,0.76,2.95,1.27,0.11,1.13,1.54,0.96,1.82,2.33,3.34,1.00,1.66,2.16,1.17,2.13,1.35,1.11,1.4,0.87,2.20,1.06,0.26,1.08,1.17,2.28,0.60,0.23,0.18,0.42,0.42,1.31,0.25,0.06,0.37,0.21,0.54,0.18,0.37,0.69,0.41,2.46,1.78,0.51,0.53,1.10,4.22,4.68,1.06,0.65,微,0.70,0.75,未燃烬碳。含碳一般为57%,其中含碳大于10%的电厂占30%,高钙灰：,CaO%,20%,低钙灰：,CaO%低钙灰,作为建材使用时：,SiO,2,、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,含量高为好。,对于低钙灰：,SiO,2,+Al,2,O,3,+Fe,2,O,3,70%,对于高钙灰：,SiO,2,+Al,2,O,3,+Fe,2,O,3,50%,MgO、SO,3,越低越好,11,粉煤灰的矿物组成,两大类,矿物,非晶态矿物,玻璃体,：,约占粉煤灰总量的50 80%,未燃烬炭,晶态矿物,：主要来自原料，如石英、云母、长石、磁铁矿、赤铁矿、,游离石灰,等。常常被玻璃体包裹存在。,粉煤灰的矿物组成对其性质和应用具有很大的影响。,12,矿物组成对粉煤灰活性的影响：,玻璃体含量,化学内能,粉煤灰活性,游离石灰含量,水化反响能力,粉煤灰活性,所以：高钙灰的活性来源于两个方面：玻璃体和CaO,而低钙灰则主要取决于玻璃体含量的多少。,高钙灰的活性低钙灰的活性,粉煤灰活性：指粉煤灰在和石灰、水混合后所显示,的凝结硬化性能。,凝结硬化性能,粉煤灰活性,13,粉煤灰的活性是潜在的,需要激发剂的激发才能显示。,常用激发剂有：石灰、石膏、水泥等,石灰激发机理：,14,粉煤灰的颗粒组成：粉煤灰是一种微细的分散物料。大局部呈球状,外表光滑,微孔较小,小局部为外表粗糙、棱角较多的集合颗粒。因而,粉煤灰颗粒大小不一,形貌各异,主要的为球形颗粒和不规则多孔颗粒,且其中90%的颗粒粒度为-40m或-60m。,15,16,17,依化学成分，沉珠分,富钙玻璃微珠,：,CaO,含量高，化学活性好,富铁玻璃微珠,：氧化铁（,Fe,3,O,4,、Fe,2,O,3,）,含量高，由铝硅酸盐包裹,Fe,3,O,4,、Fe,2,O,3,而成，具有磁性，叫“,磁珠,”,（1）球形颗粒：外表光滑,含量多者达25%,少的仅34%,粒径一般从数微米到数千微米,密度和容重均大,在水中下沉,也叫“沉珠。,18,多孔炭粒：呈球状或碎屑状、惰性、比重和容重均小、粒径和比外表积均大,有一定的吸附性。,可提取后直接用做为吸附剂或煤质颗粒的活性炭。,（,2,）,不规则多孔颗粒,多孔铝硅玻璃体,多孔炭粒,19,多孔铝硅玻璃体：这类颗粒富含SiO2和Al2O3,是我国粉煤灰中为数最多的颗粒,有的多达70以上。该颗粒具有较大的比外表积,粒径从数十微米到数百微米,其中有一种密度很小（20950kJ/kg,每吨精煤本钱约10元,浮选回收的精煤具有一定的吸附性,可直接作吸附剂,也可用于制作粒状活性炭。,尾灰含炭量小于5%,25,在高压电场的作用下发生煤、灰别离的过程。电选回收炭要求干料,水分小于1%,温度保持在80以上。,粉煤灰,电选机,煤炭,尾灰,煤与灰的介电性能不同,煤的比电阻一般10,4,10,5,cm,灰的比电阻一般在10,12,cm,左右,26,提取A12O3,A12O3是粉煤灰的主要成分,一般含1735%,可作为珍贵的铝资源。一般认为,粉煤灰中A12O3高于25%才有回收价值。,13201400,CO,2,滤渣（,Ca,2,SiO,4,）,CaCO,3,Na,2,CO,3,溶液循环,粉煤灰,粉磨,烧结,自粉化,冷却,溶出,Na,2,CO,3,过滤,NaAlO,2,粗液,脱硅,CaO,控制过滤,NaAlO,2,精液,碳分,过滤,Al,2,O,3,3H,2,O,煅烧,Al,2,O,3,产品,图5-15 石灰石烧结法提取粉煤灰中氧化铝的工艺流程,27,（2）粉煤灰用作建材和建材的生产原料,制水泥、制砖、配制混凝土、轻质混凝土和加气混凝土、骨料等。质量较差的灰渣可用来铺路,作根底以及作填充料等。,粉煤灰水泥的组成：,粉煤灰+硅酸盐水泥熟料+适量石膏,磨细,粉煤灰水泥,不加硅酸盐水泥熟料时,称无熟料水泥,掺入不同比例的熟料,得到不同规格的水泥,28,粉煤灰,粉煤灰砌块,振动,成型,搅拌,水,生石灰,石膏,炉渣,配料,蒸汽,养护,拆模,图5-23 粉煤灰硅酸盐砌块生产工艺流程,表5-16 粉煤灰砌块混合料的配合比,%,粉煤灰,炉渣,生石灰,石膏,用水量,31,55,12,2,3036,29,粉煤灰,粉煤灰,加气混凝土,水,生石灰,石膏,球磨机,高压,养护,模具,计量罐,浇注车,铝粉,计量机,球磨机,水泥,计量,计量,切割,出釜,图5-24 粉煤灰加气混凝土生产工艺流程,生产密度为500kg/m3的高压养护粉煤灰加气混凝土,其配合比为：水泥（525号硅酸盐水泥）10%、生石灰（有效氧化钙以14.5%计）20%、二水石膏（占水泥和石灰用量）10%、粉煤灰约70%、铝粉6%、气泡稳定剂少量、水料比0.60.7。,30,粉煤灰,煤,球磨,混合,搅拌,破碎,筛分,成球,烘干,烧结,粉煤灰陶粒,粘土,烘干,球磨,图5-25 粉煤灰陶粒生产工艺流程,据估计,每生产1t粉煤灰陶粒需用干粉煤灰800850kg（湿粉煤灰11001200kg）。一个年产10万m3的粉煤灰陶粒厂,每年可处理干粉煤灰6万t左右（湿粉煤灰10万t左右）。,31,（3）粉煤灰生产化工产品,粉煤灰中SiO2和Al2O3含量较高,可用于生产化工产品,如絮凝剂、分子筛、白炭黑（沉淀SiO2）、水玻璃、无水氯化铝、硫酸铝等。,热解,聚合,粉煤灰,700灼烧,粉碎,筛分,（60100目）,细粉,硫酸浸取,过滤,蒸发,结晶,分离,烘干,硫酸铝,盐酸,浸取,过滤,烘干,粉碎,聚合铝,滤渣,漂洗,干燥,粉磨,白炭黑,直接作水泥填料,蒸发,图5-26 粉煤灰综合利用工艺流程,32,滤液,H,2,SO,4,溶液,硫酸,处理,盐析,HCl,溶液+,NH,4,F,粉煤灰,酸浸,过滤,碱解,水玻璃,含硅,残渣,NaOH,溶液,过滤,滤渣,滤液,浓缩,滤液,活性白炭黑,HCl、NaCl,过滤,滤饼,烘干,沉淀白炭黑,凝结,溶胶,H,2,SO,4,溶液,洗涤,干燥,图5-27 酸溶法制取水玻璃和白炭黑工艺流程,33,活性白炭黑的化学组成与沉淀白炭黑相同,但性能较沉淀白炭黑优越,活性白炭黑是一种超细、具有高度的外表活性的SiO2微粉,其比外表积为沉淀白炭黑的45倍,粒径一般在0.05m以下。在橡胶中有透明性和半透明性,广泛用于橡胶、乳胶、塑料薄膜、皮革、涂料、粘合剂、合成树脂、造纸、农药、炸药、日用化工等领域,是透明和彩色胶制品中不可缺少的材料。,而沉淀白炭黑：外观白色无定形微细粉末,其真比重为2.02.6,熔点1750,折光率1.46。粒径一般为1025m,含水率小于2%。广泛用于橡胶和塑料工业,是一种较理想的补强填充剂。在塑料工业中,能赋予制品以低的吸水性和良好的介电性能。,34,粉煤灰用于制备吸附材料,粉煤灰玻璃体的外观呈蜂窝状,空穴较多,内部具有较为丰富的孔隙,且比外表积大,具有一定的吸附能力。但原状粉煤灰吸附效果不理想,通过改性可提高粉煤灰的吸附性能。,主要的改性方法,火法,:,生产硅胶,湿法：生产分子筛,35,火法：,36,粉煤灰、纯碱、氢氧化铝,焙烧,粉碎,水热,合成,水洗,成型,活化,分子筛,图5-28 粉煤灰生产分子筛工艺流程,一般为粉煤灰：纯碱：氢氧化铝=1：1.5：0.13,纯碱和氢氧化铝应预先在120下烘干23h。配好料后,在800850温度下焙烧11.5h。焙烧后物料粉碎通过0.1470.074mm,再在室温下边搅拌边投料。升温至5055恒温2h,取液分析碱度,补充加碱到浓度为1000ml/m3。继续升温到98,搅拌下晶化6h,洗涤得到分子筛晶粉。加粘结剂成型、活化得到一定粒度的球型分子筛产品。,湿法：,37,（4）粉煤灰生产多元素复合肥,烘干,贮存,造粒,粉煤灰,硅钙镁,三元复合肥,球磨,镁石灰,拌和,稀有元素、磷酸二胺、氯化钾、尿素,