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1、粉煤灰精细化综合利用项目粉煤灰俗称飞灰，是火力发电厂的废弃物，即煤粉在1500-1700下燃燃后，由烟道气带出并经除尘器收集的粉尘。据统计，每燃烧1 t 煤就能产生250-300 kg 的粉煤灰和20-30 kg 的炉渣。近年来随着电力工业的迅速发展，电厂粉煤灰的排泄量不断增加。我国的粉煤灰大部来自大、中型火电厂的煤粉发电锅炉，另一部分则是来自城市集中供热的粉煤锅炉。粉煤灰排放目前大多是湿排，需耗用大量的水；堆放需占用大量的土地。1999年，我国粉煤灰排放量达到1.6亿吨，2000 年粉煤灰年排放量1.53 亿t，2005年达到3 亿t以上。据有关资料统计分析和预测，按目前排灰状况和利用水平，
2、排灰用水达10亿多吨/年；贮灰占地约达50万亩，历年累积堆放总量已达10亿吨以上，虽每年利用量在不断增加，但总利用率还不足每年排放量的50%。随着电力工业装机容量增加，排灰量、用水量、占地量还要相应增加。同时，湿法排灰不但费水、费电、污染环境，还降低了粉煤灰的活性，不利于它的综合利用。随着我国对除尘、干灰输送技术的不断成熟，今后电厂的粉煤灰应积极采用高效除尘器，并设计分电场干灰收集装置使粉煤灰具有更大的用途。对湿式除尘器收集的粉煤灰，应尽量设置脱水装置或使其晾干，尽量降低水分至30%以下，为粉煤灰的综合利用创造条件。粉煤灰露天堆放，刮风天灰尘污染空气，下雨天渗水污染地下水。根据国内外试验研究发
3、现，粉煤灰渗水使地下水产生不同程度的污染，比较明显的是使pH值升高、有毒有害的铬、砷等元素增加。再加上粉煤灰贮灰场大多位于江、河、湖及城市水源保护区域，水源保护问题也十分迫切。近年来随着国际性能源供需矛盾加剧和对环境保护越来越高的要求，长期被作为固体废弃物的粉煤灰成为人们综合利用的研究对象，并取得了一定的成就。美国、欧盟等国家粉煤灰的利用率达到了70 %-80 %，目前我国粉煤灰的利用率仅为40 %左右，远远落后于欧美发达国家。在南京，250家粉煤灰综合利用企业已形成了一个年产值达40亿元的产业群，南京粉煤灰综合利用率达到了125%，超过全国平均利用率80个百分点。一、粉煤灰的物理化学性质粉煤
4、灰是一种高分散度的集合体，是人工火山质材料。它由大小不等、形状不规则的粒状体组成，其粒径在0. 5-300m 之间。我国粉煤灰的平均容重为783 kg/ m3 ，平均密度为2.14 g/ cm3 。在粉煤灰的形成过程中，由于表面张力作用，粉煤灰颗粒大部分为空心微珠，微珠表面凹凸不平，极不均匀，微孔较小；一部分因在溶融状态下互相碰撞而连接成为表面粗糙，棱角较多的蜂窝状粒子，正是基于此，粉煤灰具有非常大的比表面积，一般为1 600-3 500cm2/ g ，需水量比约为106 %。粉煤灰的主要化学成分是SiO2 、Al2O3 和Fe2O3 ，另外还含有未燃尽的碳粒、CaO 和少量的MgO、Na2O
5、、K2O 等。这些化学成分主要以玻璃体、海绵状玻璃体、石英、氧化铁、碳粒、硫酸盐、云母、长石、石灰、氧化镁、石膏、硫化物、氧化钛等矿物的形式存在。矿物组成一般是玻璃体占优势，质量分数最高可达85%以上，矿物结晶体则较少。其活性主要取决于非晶态的玻璃体成分及其结构和性质，而不取决于结晶矿物。二、我国粉煤灰综合利用技术1.粉煤灰作建筑材料我国粉煤灰最早用于生产建筑材料。粉煤灰烧结砖、生产水泥熟料及用作混合材、生产陶粒、砌块、加气混凝土、墙体材料等，都是国家推广的成熟技术。 1.1粉煤灰生产烧结砖粉煤灰的用量从30%到70%，主要工艺和设备与普通粘土砖基本相同。用粉煤灰生产烧结砖的吉林某厂利用吉林热
6、电厂的湿排粉煤经自然脱水至含水率在30%左右，按粉煤灰55%、粘土40%和5%的炉渣等工业废渣进行配比。该厂年用粉煤灰40万米3，产粉煤灰烧结砖2.4亿块，年节省粘土430km3，节约标煤9600吨年，具有较好的社会效益和经济效益。1.2 粉煤灰生产蒸汽养护砖（简称蒸养砖）粉煤灰蒸养砖的配料除粉煤灰可占65%左右外，还需配入适量的骨料生石灰和石膏，经坯料制备、压制成型，经常压或高压蒸汽养护后烧制成砖。它对粉煤灰的要求是灰的含碳量越低越好，灰的活性越高越好。1.3 粉煤灰制取免烧免蒸砖江西贵溪电厂为了使粉煤灰变害为宝，经过研制开发出了免烧免蒸、低温养护的新型粉煤灰砖。其主要配料是：粉煤灰占70%
7、，炉底渣占15%、生石灰15%（作为激发剂），产品可达到75号粉煤灰砖标号，生产中总掺灰量达85%，以年产1000万块砖计，可用去灰量2万吨，年创效益50万元，节省排灰浆费用30万元。节约灰场建设费40-50万元，少占耕地130m2，具有较好的环境效益和经济效益。1.4粉煤灰生产硅酸盐砌块粉煤灰硅酸盐砌块以粉煤灰、石灰和石膏和胶结料为原料，在配料中除炉渣为主占55%左右外，粉煤灰用量也可达30%。经加水搅拌，振动成型，蒸汽养护而成。此工艺对粉煤灰质量的要求是其烧失量低于15%。适用于工业及民用建筑，且比粘土砖的保温性能好，自重轻，能满足一般建筑物承重墙的耐火极限要求。1.5粉煤灰制泡沫玻璃泡沫
8、玻璃是一种新型建筑材料，它可由粉煤灰（可占70%）为主要原料烧制而成，其密度在0.5-0.8t/m3之间。具有抗压、隔热、隔音、防水、能浮出水面等性能，是现代高层建筑的优质材料。泡沫玻璃作大型雕塑材料，可制成大块，可任意切割装配。用泡沫玻璃制成的墙体砖，密度仅为普通粘土砖的5%-10%，而强度却高出8-15倍，所以，它具有质轻、强度大、节能等优点。用它作为保温、隔热、隔音材料具有物美价廉的优点，有较高的经济效益和社会效益。1.6粉煤灰制造加气混凝土粉煤灰生产加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配以适量的水泥、石膏及铝粉等添加剂以制成一种轻质的混凝土，其粉煤灰用量可占70%左右。北京某厂利用高井电厂
9、的干排粉煤灰为原料，年可生产加气混凝土制品200km3。主要用于屋面保温、内外墙体和阳台隔断。具有较好的社会和经济效益。1.7粉煤灰生产陶粒利用粉煤灰为主要原料，加入一定量的胶结料和水，经成球、烧结而成的轻骨料为烧结粉煤灰陶粒。它是一种性能良好的人造轻骨料，其粉煤量用量可达80%左右。可以配制300号混凝土。天津市某厂利用天津一电厂的湿排粉煤为原料，年生产粉煤灰陶粒达9万米3。由于其有密度小、耐热度高、抗掺性好、耐冲击力强等优点，可替代天然渣石配制150-300号的混凝土，广泛地用于工业与民用建筑、制作各种混凝土构件，还可用于桥梁、窑炉和烟囱的砌筑。如南京长江大桥公路桥道板，使用粉煤灰陶粒配制
10、250-300号的陶粒混凝土就降低了大桥的自重。1.8粉煤灰在砂浆中代替部分水泥、石灰或砂砂浆在建筑工程中的用量很大，且对粉煤灰的质量不高，可改善混凝土的特性并节约水泥。此项技术可大量利用粉煤灰，每立方米混凝土可用粉煤灰50-100kg，节约水泥50-100kg。三峡工程中大量使用了优质粉煤灰，年用量已近30万t，并创造了世界年浇注量和最大浇注强度的世界纪录。这项技术的用灰比例在10%以上。1.9粉煤灰代替粘土作生产水泥原料由于粉煤灰的化学成分和粘土相似，可代替粘土生产水泥。其生产工艺和技术装备与生产普通硅酸盐水泥一样。沈阳市水泥厂利用沈阳热电厂的湿排粉煤灰作配料年生产火山灰硅酸盐水泥12万吨
11、。1.10粉煤灰作生产水泥的混合材在用质量合格的粉煤灰做混合材磨制水泥时，可分别生产普遍硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥（掺入量不高于15%）、粉煤灰水泥（掺入量为20%-40%不等），低标号砌筑水泥掺入量为60%-70%。德州某建材厂利用德州电厂的干排粉煤灰可年产硅酸盐水泥15万多吨，先后生产出了325号和425号R型粉煤灰硅酸盐水泥。取得了年产利润70万元以上的经济效益和良好的环境效益。江苏盐城水泥厂利用盐城电厂的干排粉煤灰25%左右生产出425号粉煤灰硅酸盐水泥，也取得年盈利100多万元的经济效益以及良好社会效益。1.11高档粉煤灰外墙装饰砖09年11月29日，在大唐洛阳热电厂生产区内，由洛阳
12、中冶重工机械有限公司与洛阳豫电电力集团共同投资设立的中鸿建材科技有限公司投资2.25亿元的高端新型墙体材料项目，整个项目所需设备全部从德国引进。其中，一期工程投资6500万元，引进两条德国全自动墙体砖及包装生产线，生产高品质的粉煤灰承重、非承重墙体砖和高档外墙装饰砖，预计明年5月投产。前国内所有粉煤灰利用项目中，粉煤灰的添加率在30%至60%，而这个项目粉煤灰的添加率高达70%至90%。；二期工程投资1.6亿元，重点是建成国内首条年产10万吨阿尔法半水石膏生产线。整个项目建成后，每年可就地吃掉30万吨粉煤灰和10万吨脱硫石膏，实现大唐洛阳热电厂固体污染物的零排放。1.12轻质多孔墙板技术轻质多
13、孔墙板是以粉煤灰、低碱水泥、膨胀珍珠和抗碱玻璃纤维为主要原料，加入一定比例的外加剂，采用当今先进的叠模生产工艺，经过搅拌、振动、浇注、抽芯、养护、脱模等工序制作而成。它具有重量轻、强度高、防潮保湿、隔热、隔音、阻燃等特点，广泛用于高层、超高层建筑的分室、分户及厨房、卫生间等非承重部位。该产品粉煤灰利用量达50%以上，是目前建筑业广泛使用的墙材新产品。2.粉煤灰作井下回填和充填矿井塌陷区平顶山矿务局十一矿为开采倾斜和急倾斜煤层，曾用附近姚盂电厂的粉煤灰作井下注浆防火和充填材料试验获得成功。用粉煤灰注浆充填采空区可达到防火效果，同时还能较大幅度地减少地表移动值，粉煤灰充填采空区后对围岩和煤柱起到了
14、加强的作用，增强了煤柱的强度，有利于巷道维护。亦有利于厚煤层分层开采，提高煤炭回收率。淮北矿务局利用淮北电厂的粉煤灰充填相城、朱庄、张庄和岱河等煤矿的塌陷区。1997年，安徽省回填用灰65万吨，占当年用灰量的26%。填方造地用灰的比例在25%左右，取得了较好的社会效益和经济效益。3.粉煤灰用于筑路工程用于公路的路面基层，用二灰石（石灰、粉煤灰、石子）代替传统的碎石，可使公路质量大大提高并提高了施工速度，降低造价。现粉煤灰已大量用于高等级公路的路堤，质量高于使用粘并大量节约了土地。近几年筑路用灰的比例上升很快，已达到30%左右。仅沪宁高速公路就使用粉煤灰700万吨。4.从粉煤灰中提取多种化学、化
15、工原料4.1煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙国外利用粉煤灰提取氧化铝/氢氧化铝的研究起步较早，早在20世纪50年代，波兰克拉科夫矿冶学院格日麦克教授以高铝煤矸石或高铝粉煤灰（Al2O330%）为主要原料，采用石灰石煅烧法，从中提取氧化铝并利用其残渣生产硅酸盐水泥，取得了一些研究成果，并于1960年在波兰获得两项专利。美国采用Ames法（石灰烧结法），年处理粉煤灰30万吨，Al2O3提取率为80%。大唐国际与清华同方双方的合资公司内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司于2004年2月开始进行正式合作，着手进行高铝粉煤灰提取氧化铝的技术开发及其产业化，2007年8月8日，大唐国际在呼和浩特和鄂尔多斯已经布
16、局了两个粉煤灰提取氧化铝项目总体规划200万吨。一期项目就是利用托克托电厂高铝粉煤灰年产14万吨铝硅钛合金，该项目的核心技术就是利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙成套技术。2009年神华集团进行了粉煤灰综合利用工业化试验项目工艺研发及工厂设计的招投标，吉林大学在工艺研发项目上中标，合同总金额为2539万元。经过近一年的努力，课题组与中铝集团贵阳设计院及神华集团进行了多次三方联合调研，在此基础上完成了中试，氧化铝生产工艺由“联合法”变成“一步法”，缩短了工艺流程，降低了设备投资和生产成本，已经取得了突破性进展。预计2010年10月份试验厂建成并投产。另据了解，目前“联合除杂一步法”工艺化技术系统已申报15项国家发明专利，其中1项已
