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1、 粉煤灰在环境保护中的应用 摘要 粉煤灰是来自火力发电厂的大宗工业固体废物, 具有粒细质轻、多孔松散、比表面大、活性基团较多和吸附能力较强等特性, 在环境保护领域广为应用。介绍了粉煤灰在废水处理、烟气脱硫和吸声材料制备等方面的应用, 针对当前存在的问题, 展望了粉煤灰未来环保功能的开发方向。关键词: 粉煤灰;环境保护;吸附Abstract Fly ash is one of the largest industrial solid waste comes from coal-fired power plant, with thecharacteristics of porous, loose,
2、 fine particle, light mass, large specific surface, many active groups and strongadsorptive capacity etc., therefore, it can be widely applied in the field of environmental protection.In thearticle, the applications of fly ash in wastewater treatment, flue gas desulfurization, and sound absorbingmat
3、erial preparation are introduced, then future development trends of the fly ashs environmental protectionfunction are predicted based on the present problems.Keywords: fly ash; environmental protection; adsorption目录0前言11我国粉煤灰的现状和危害11.1我国粉煤灰的现状11.2 粉煤灰的危害11.2.1 污染水源11.2.2 污染大气21.2.3 占用土地、污染土壤22 粉煤灰的结
4、构及性质22.1 粉煤灰的结构22.2 粉煤灰的物理性质22.3 粉煤灰的化学性质33粉煤灰在环境保护中的应用33.1在废水处理工程应用33.2在废气处理方面的应用43.3粉煤灰制备吸声材料43.4在噪声防治中的应用44其他环保中的应用55 结语5参考资料.6专题演讲0前言 粉煤灰的化学成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃的炭,此外还有少量的MgO、Na2O、K2O、SO3以及砷、铜、锌等微量元素。根据粉煤灰中CaO含量的多少,将其分为高钙灰(CaO含量在20%以上)和低钙灰,高钙灰质量优于低钙灰。我国电厂大多燃用烟煤,粉煤灰中CaO含量偏低,属于低钙灰, Al2O3含量偏
5、高,烧失量也较高。1我国粉煤灰的现状和危害1.1我国粉煤灰的现状 我国是一个产煤大国和煤消费的大国，2010年我国粉煤灰和煤矸石产生量约10.7亿t,预计到2015年产生量将继续增加,有望达到13亿t。 但大部分被排入贮灰场、填埋场或江河湖海中,综合利用率很低。主要应用在建材、建工、回填修筑、化工、农业、有用物质提取和高附加值利用等领域。近年来, 鉴于粉煤灰粒细质轻、多孔松散、比表面大、活性基团较多和吸附能力较强等特性, 其环保功能已引起广泛关注。1.2 粉煤灰的危害 粉煤灰危害主要表现在污染水源、污染大气、占用土地、污染土壤。1.2.1 污染水源 目前，国内对粉煤灰的大批量处理主要是回填，而
6、回填带来的主要问题是粉煤灰潜在的毒性对环境的长期影响，从而对地下水、土壤造成污染。粉煤灰浸出的一些微量重金属元素也会对环境造成影响。同时由于浸出的元素的环境迁移性，会对环境造成潜在的长期影响。1.2.2 污染大气一般来讲，对于粉煤灰的处理主要是回填和储灰池存储。电厂粉煤灰属于固体废物中细粒，粉尘随风飞扬，污染大气。燃煤飞灰是悬浮颗粒物的只要来源，煤中有害元素大于2um的颗粒沉积在鼻咽区，小于2um的颗粒沉积在支气管肺泡区，被血液吸收，送到人体各个器官，危害更大，细颗粒漂浮在大气环境中，随气流输送，造成区域性环境污染。 1.2.3 占用土地、污染土壤 粉煤灰的贮放方式可分为湿法贮灰与干法贮灰两种
7、。湿法贮灰运行简单、费用低，无噪声污染，输送过程的扬灰污染较易解决。但贮灰场的一次投资较高，解决渗漏与水质污染问题比较困难，灰场贮满后场地的利用较困难，存在着灰浆漏失或溃坝的危险。我国粉煤灰的存储量大，其堆放占用大量土地，造成了土地资源的浪费。2 粉煤灰的结构及性质2.1 粉煤灰的结构 粉煤灰的结构是在煤粉燃烧和排出过程中形成的，比较复杂。在显微镜下观察，粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体。混合体中这三者的比例随着煤燃烧所选用的技术及操作手法不同而不同。其中结晶体包括石英、莫来石、磁铁矿等；玻璃体包括光滑的球体形玻璃体粒子、形状不规则孔隙少的小颗粒、疏松多孔且形状不规则
8、的玻璃体球等；未燃炭多呈疏松多孔形式。2.2 粉煤灰的物理性质粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。密度1.92.9 2 g/cm3，堆积密度0.5311.261 g/cm3。粉煤灰的物理性质中，细度和粒度是比较重要的项目。它直接影响着粉煤灰的其他性质，粉煤灰越细，细粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应。2.3 粉煤灰的化学性质粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温
9、，特别是在水热处理条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。3粉煤灰在环境保护中的应用3.1在废水处理工程应用 粉煤灰经改性后, 辅以适量的助凝剂, 可用来处理造纸、制药、印染、制革、焦化等多种工业废水及生活污水。实践表明, 粉煤灰在废水脱除臭、有机物和悬浮胶体去除、细菌微生物和杂质净化、以及重金属离子去除上, 效果均高于其它常用无机混凝剂, 具有混凝沉淀速度快、污泥体积小、含水率低、运转费用低等优点。目前粉煤灰处理废水, 可采取如下三种方式（1）直接投入法: 即将一定量的粉煤灰直接投入废水中, 使之充分接触, 而后灰水
10、分离。由于粉煤灰吸附容量较小, 投加量较大, 后续有繁重的饱和灰清运处置任务, 该法较适合废水量小的企业;（2）滤柱法: 即将粉煤灰装入滤柱中, 废水由上流入, 在底部排出, 粉煤灰对污染物除吸附去除外,兼有截留过滤作用, 灰水在动态中接触更加充分, 吸附更加彻底。该法的缺点是滤速较慢, 处理效率低; （3）废水引入灰场法: 即把废水用作冲灰水由输灰管道送往灰场, 灰水分离, 完成水处理过程。由于粉煤灰在量上有绝对优势, 该法效果较好, 适合大规模的废水处理, 且与前两种处理方式相比, 运送粉煤灰不需重新设置动力, 沉淀的粉煤灰不需清除, 运行成本较低。粉煤灰除单独用于废水处理外, 还可与其它
11、水处理方法联合进行, 各种作用互为补充, 使去污效果大大提高。粉煤灰的废水处理工程工艺简单、基建投资省, 运行费用低。3.2在废气处理方面的应用 利用粉煤灰制烟气脱硫剂是目前研究的一个重点，试验证明,在氢氧化钙浆液中加人粉煤灰,生成水合硅酸钙具有较大的比表面积和含水率,脱硫活性比纯氢氧化钙增加5倍,大大地提高脱硫效率。现在用粉煤灰制得的烟气硫剂来脱硫的工艺主要的单位有美国的ADVACATE和日本的LILAc。3.3粉煤灰制备吸声材料 粉煤灰可按粗、细进行分类, 细灰一般用作水泥或混凝土的掺和料, 而粗灰因强度差难以再利用, 可用于水泥刚体多孔吸音材料上, 具有良好的声学性能。如将 70%粉煤灰
12、、30%硅质粘土材料以及发泡剂等混配后, 经二次烧成工艺即制得粉煤灰泡沫玻璃, 它具有耐燃、防水、保温、隔热、吸音和隔音等优良性能, 可广泛应用于建筑、石油、化工、造船、食品和国防等工业部门的隔热、保温、吸声和装饰等工程中。而用 70%的干灰和湿灰加粘结剂、石灰、粘土制成直径 80100 mm料球, 放入高温炉内熔化成玻璃液态, 经过离心喷吹制成粉煤灰纤维棉, 再经深加工, 可制做新型保温吸音板等建材。此外, 粉煤灰中的漂珠质轻多孔、导热系数小、稳定性好, 经浮选回收后, 以其为基核, 可制备性能优越的吸声材料来防治噪声, 这也是粉煤灰综合利用的热点之一。3.4在噪声防治中的应用 粉煤灰中的漂
13、珠是一种很好的多孔吸附材料,利用浮选回收漂珠可制得隔声材料来防治噪声、这也是环境科学中研究的一个热点。4其他环保中的应用 粉煤灰的其它环保实践粉煤灰除制备新型吸附材料、复合絮凝剂、沸石分子筛、多孔生物滤料等废水废气净化产品之外, 在燃煤电厂周围, 还可利用大量存在的粉煤灰进行生态复垦或回填造田。粉煤灰作为碱性稳定剂, 常微量元素丰富, 与城市污泥、少量添加剂混配后, 可使城市污泥的重金属活性大大降低, 并有效消除或显著降低其中病原体含量,使其成为一种可利用的种植土源。研究表明, 粒径小于 200 目的细粉煤灰对湖水中的碱性磷酸酶有较好的去除效果, 因此, 可有效改善湖泊河流的富营养状况, 武汉
14、东湖表层水在使用粉煤灰后, 其中磷酸酶的去除率达 68%以上。5 结语 粉煤灰的环保功能展望粉煤灰在废水治理、烟气脱硫、噪声防治等环保领域上的成功实践, 不仅为其资源化探求了新的途径, 而且为以废治废、废物综合利用、实现燃煤企业的清洁生产和可持续发展提供了技术基础。目前, 粉煤灰处理废水废气的理论基础薄弱, 特别是吸附机理及动力学的研究有待深入;灰水分离缺乏有效工艺, 吸附饱和灰处置不当易引起二次污染; 废水处理效能受到粉煤灰吸附容量的限制。针对当前存在的问题, 充分发挥粉煤灰的环保功能, 应注意以下几个方面:（1）重视粉煤灰处理废水废气的机理研究。（2） 重视粉煤灰的预处理、改性、活化, 以及和其它助凝剂的协同作用研究。（3） 在实施其环保功能的同时, 还要防止粉煤灰本身所携带的有害物质对人体健康和生态环境构成危害和形成二次污染。（4） 围绕粉煤灰的理化性质, 开发其更多的环保功能。开发出高中低档的粉煤灰制品5
