粉煤灰综合利用在我国目前的现状
浏览次数:     日期:2018-12-05 15:20
1.粉煤灰的基本性能
1.1粉煤灰的化学组成
燃料煤由有机物及无机物共同组成。有机物主要成分为碳、氢及氧无机物主要成分为高岭石、方解石和黄铁矿。无机物经燃烧后成灰渣,其主要成分为硅、铝、铁氧化物及一定量的钙、镁、硫氧化物。粉煤灰的元素组成为(质量分数):O 47.83,Si 11.48~ 31.14,Al6.40~22.91 ,Fe 1.90~18.51, Ca 0.30~25.21, K 0.22~3.10,Mg 0.05~1.92,Ti 0.40~1.80,S 0.03~4.75,Na 0.05~1.40, P 0.00~0.90,Cl 0.00~0.12,其他 0.50~29.12。
1.2粉煤灰的矿物组成
粉煤灰在锅炉中燃烧时,其无机矿物经过分解、烧结、熔融及冷却等过程。冷却后的粉煤灰基本上可分成玻璃体及晶体矿物两类。冷却速度较快时,粉煤灰的玻璃体含量较大相反,冷却速度较慢,玻璃体容易析晶。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、无定形碳及次生褐铁矿,其中玻璃体含量占50%以上。
1.3粉煤灰的结构
粉煤灰的结构是在粉煤灰燃烧和排除过程中形成的,比较复杂。在显微镜下观察,粉煤灰是结晶体、玻璃体及少量未燃碳组成的一个复合结构的混合体。
2.我国粉煤灰综合利用现状
我国粉煤灰综合利用工作,长期以来一直受到国家的重视。早在50年代已开始在建筑工程中作混凝土、砂浆的掺和料,在建筑工业中用来生产砖,在道路工程中作路面基层材料等,尤其在水电建设大坝工程中使用最多60年代开始粉煤灰利用重点转向墙体材料,研制生产粉煤灰密实砌块、墙板、粉煤灰烧结陶粒和粉煤灰粘土烧结砖等70年代,国家为建材工业利用粉煤灰投资不少,而利用问题没有解决好到80年代,国家把资源综合利用作为经济建设的一项重大经济技术政策,使粉煤灰综合利用得到了蓬勃的发展1990年粉煤灰排放量为6700万t,利用量为1900万t,利用率为28.3%1995年排放量为9936万t,利用量为4145万t,利用率已达42%2000年排放量为1.2亿万t,利用量为7000万t,利用率为58%。粉煤灰的排放量、利用率呈同步增长,尤其上海近几年来粉煤灰利用率100%,为全国之首。
2.1在建筑材料工业中的应用
我国粉煤灰综合利用始于建材领域,至今己有50多年的历史,积累了一系列生产、利用和管理方面的经验。就全国而言,生产建筑材料利用粉煤灰的量最大,约占利用总量的35% , 而且利用途径和方式也最多。粉煤灰生产的建筑材料主要有:粉煤灰水泥、代替粘上做水泥原料、普通水泥、硅酸盐水泥、硅酸三钙水泥、硫酸铝酸钙水泥、低体积质量油田水泥、早强水泥等,有的粉煤灰掺量达75%硅酸盐承重砌块和小型空心砌块、加气混凝上砌块及板、烧结陶粒、烧结砖、蒸压砖、蒸养砖、高强度双免浸泡砖、双免砖、钙硅板等。
粉煤灰建筑制品可分为非烧制和烧制型,非烧制粉煤灰建筑制品的诸多产品中,最先得到开发的是蒸养制品,这类产品的特点是利用粉煤灰具有的火山灰活性,与含钙物质配合,在一定温、湿度条件下与之发生反应,生成水化产物而获得一定强度和其他性能。这类制品生产工艺要求严格,设备比较复杂,其中每一种产品又各具特色。它们各自的工艺条件不同,对粉煤灰的品质要求及用量也不同, 而且,不同产品的应用技术要求也各有特点。
2.2在建设工程方面中的利用
此类用灰量约占总用灰量的10%,主要有:粉煤灰用于大体积混凝上,泵送混凝上,高低标号混凝上,灌浆材料等。粉煤灰混凝上应用面极广,在土木工程了、水利工程、建筑工程以及预制混凝上制品和构件等方都面可广泛使用。只有开发粉煤灰产品和选用符合质量要求的原状灰,且在混凝上中合理使用,才能符合各种类别和不同等级的混凝上的质量要求。
2.3粉煤灰在化工领域的应用
从粉煤灰中提取高纯明矾用以合成矾土、粉煤灰制备SiC粉末及粉煤灰制取玻璃陶瓷等。
2. 4在水利、道路工程的应用
这部分用灰量,占总用灰量的20% ,主要有:粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层,粉煤灰沥青混凝土,粉煤灰用于护坡、护堤工程和用粉煤灰修筑水库大坝等。
2.5在农业领域的应用
这部分粉煤灰的用量,占总用灰量的15% ,主要用于:改良土壤,制作磁化肥,微生物复合肥,农药等。粉煤灰的农用具有投资少、用量大、需求平稳、潜力大等特点,是适合我国国情的重要综合利用途径。目前,我国粉煤灰的农业应用研究主要是粉煤灰的改土效果和肥料价值。虽然粉煤灰中的硅成分主要是玻璃体部分与铝元素结合呈柱状晶体,不能直接被农作物吸收,但SiO2与Mg(OH)2 和K(OH)在9000oC的高温下可以烧结形成化合物。这种化合物中的硅、镁、钾等元素易被农作物吸收,所以粉煤灰通过技术加工可以制成肥料。另外,粉煤灰磁化肥具有明显的增产作用,粉煤灰磁化肥是以粉煤灰为载体,加上有效养分,具有独特磁作用的肥料。其营养丰富,磁化肥便于形成易为作物吸收的营养单元,不仅可以提高化肥的利用率,而且可以大量利用粉煤灰。
2.6在环境?;し矫娴挠τ?br /> 主要为粉煤灰在废气、废水处理中的应用:粉煤灰比表面积大、多孔,具有很好的吸附性和沉降作用。能吸附污水中悬浮物、脱除有色物质、降低色度、吸附并除去污水中的耗氧物质。而具有较好的除氟能力。用粉煤灰制成的脱硫剂的脱硫效率要高于纯的石灰脱硫剂,这是因为气-固反应中吸收剂比表面积的大小是反应速率快慢的主要决定因素。在适当的灰、石灰比和反应温度时,脱硫率可达到90%以上。
2.7粉煤灰在塑料、橡胶等方面的应用
粉煤灰作为塑料、橡胶工业中填料的研究也是值得重视的。采用铝酸酯活化处理风选粉煤灰微珠,可以大大增加粉煤灰微珠与酚醛树脂的相容性,从而提高微珠酚醛复合材料的力学性能,使制造成本大大降低。将粉煤灰通过磨细、焙烧、表面活性处理后,可作为橡胶的补强填充剂,从而大大降低橡胶制品的生产成本。
3. 粉煤灰应用技术的发展方向
总的来看,粉煤灰用于砌筑、回填技术成熟,工艺简单且吃灰量大,属于大力推广应用技术粉煤灰高强混凝土仍是需要完善发展的技术粉煤灰空心烧结砖、粉煤灰混凝土空心小砌块等建筑制品方面的应用技术是今后的发展热点,也有必要在大工业化生产中继续摸索,完善其工艺技术参数。今后重点开发研究的技术课题在以下几个方面:
3.1大掺量粉煤灰制品
无论从节约能源、?;せ肪?,还是从节约土地、降低成本来说,大掺量粉煤灰制品都将是下一步发展的趋势。
3.2重点从发展砖系列产品
制品在免烧结、免蒸养自然养护工艺中其粉煤灰掺量能达到80%以上,有效外加剂的使用,可使制品不仅可以采用干压成型生产,也可以采用挤出成型法来实现工业化生产,提高劳动效率,确保产品质量。
4. 结论
粉煤灰科学技术是一项综合性、边缘性科学技术。其技术的可持续发展,依赖于其它学科的最新进展。若能合理利用,则既能够用来化解粉煤灰所带来的环境问题,又能够将其作为一个新兴的资源以发展多种实用性产品。
 
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