粉煤灰的加工处理和综合利用现状

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许可等[9]采用浓硫酸固相反应法对粉煤灰进行改 性用于含磷废水的净化,考察了pH值、吸附剂用量、 磷初始浓度、反应时间对净化过程的影响。通过实验
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2 0 0 9 年第4 期
中国非金属矿工业导刊
总第7 7 期
发现溶液pH值在4~10范围内对磷的吸附过程影响不 显著,改性粉煤灰可以在较宽的pH值范围内进行脱 磷处理;随着粉煤灰加入量的增加和初始溶液中磷酸 根浓度的降低,磷的净化率逐渐增加。对于含磷 50mg/L的溶液,当粉煤灰的添加量为1.5%时,磷的吸 附效率可达99.66%,净化后水中含磷量为0.17mg/L, 改性粉煤灰对水中磷的净化过程速度较快,5min可 达到最大净化率。 2 在建筑材料中的应用
杨静[5]及李尉卿[6]等分别用硫酸处理粉煤灰,可 以显著增强粉煤灰的吸附能力。谌世英等[7]用铝酸脂 偶联剂和复合改性剂(主要为硬脂酸)对粉煤灰进行表 面改性,改性后的粉煤灰亲油性明显增强,提高了对 含油废水的处理效果。赵亚娟等[8]研究发现以粉煤灰 为原料制备无机絮凝剂,采用酸浸法提取出粉煤灰中 的铝及少量铁,再用碱浸出粉煤灰中的硅,然后利用 上述提取出的产品制备无机絮凝剂(聚硅酸铝及聚硅 酸铝铁)对印钞废水进行处理。结果表明: 絮凝剂在 介质条件为中性范围、絮凝时间2d以上、温度为35℃ 时,絮凝效果最佳,去浊度可高达100%,COD去除 率可达到80%,达到国家2级排放标准。
Key words: fly ash; comprehensive utilization
我国是个产煤大国,煤炭是发电的基本燃料。近 年来,随着发电量不断上升,粉煤灰的排放量逐年增 加。1995年我国粉煤灰排放量为1.25亿t,2000年约 为1.5亿t,预计2010年将超过2亿t,给我国的国民经 济建设及生态环境造成巨大的压力。我国是一个人均 占有资源储量较低的国家,粉煤灰的综合利用,变废 为宝、变害为利,已成为我国经济建设中一项重要的 技术经济政策,是解决电力生产环境污染、资源缺乏 之间矛盾的重要手段,也是电力生产所面临解决的任 务之一。经过研发,粉煤灰已经有多种加工处理的技 术方法,在水处理、建材、高分子材料、农业等方面 得到广泛的应用。 1 在处理废水中的应用
改性粉煤灰吸附剂在各类废水处理中,尤其在工 业废水处理中有广泛的应用研究,改性粉煤灰可用于 去除废水中的重金属离子、芳香族化合物、有毒和降 解有机物、脱磷、除臭等,由于价格低廉,适用范围 广泛。邵颖等[1]将粉煤灰与石灰混合,在马弗炉内升 温活化,制得的活化灰的饱和吸附量是原灰的47倍, 对实际GS染料生产废水的COD去除率为90%以上,脱 色率达90%以上。可代替传统的石灰中和法,处理后 的粉煤灰不会造成重金属的二次污染。
(1) 在抗菌方面的应用。张海军等[22]通过对超细 粉煤灰抗菌复合体的制备研究发现,超细粉煤灰的变 色现象使之能更好的适用于塑料制品或涂料的功能填 料,超细粉煤灰载银复合体载银量达到6%时,能满 足一般载体的要求,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均 能产生抗菌效果,抗菌效果明显,适用于塑料制品或
涂料中的抗菌填料要求。 (2) 在烟气脱硫方面的应用。李方文等[23]研究发
粉煤灰混凝土应用面极广,在土木工程(包括水 利工程)、建筑工程以及预制混凝土制品和构件等方 面都可广泛使用。其中粉煤灰在混凝土中的应用开发 始于20世纪50年代初期,至今一直都是很活跃的研究 课题。通过粉煤灰在混凝土中的应用基础研究、性能 研究、工程研究等,进一步认识到对粉煤灰的“形态 效应”、“活性效应”、“微集效应”等,必须在应 用技术中充分注意,才能控制和保证粉煤灰混凝土的 质量,同时也证实了粉煤灰在混凝土的应用中存在着 一定的“负因素”和“变易性”。只有开发粉煤灰产 品和选பைடு நூலகம்符合质量要求的原状灰,并在混凝土中合理 使用,才能符合各种类别和不同等级的混凝土的质量 要求[13,14]。
烧结粉煤灰砖是以粉煤灰和粘土为主要原料,再 辅以其他工业废渣,经配料、混合、成型、干燥及焙 烧等工序而成的一种新型墙体材料。与普通粘土砖相 比,烧结的粉煤灰砖具有保护环境、节约能耗、减轻 建筑负荷、降低劳动强度等优点。
将70%粉煤灰、30%硅质粘土材料及发泡剂等混 配后,经二次烧成工艺可制得粉煤灰泡沫玻璃,具有 耐燃、防水、保温隔热、吸音隔音等优良性能,可广 泛用于建筑、化工、食品和国防等部门的隔热保温、 吸声和装饰等工程中。
粉煤灰掺入混凝土中可以改善混凝土的性能,其 产生的效果称之为粉煤灰效应,即颗粒效应、火山灰 活性效应和微集料效应。粉煤灰三个基本效应产生三 种势能:①颗粒形态效应使粉煤灰产生减水热能。粉 煤灰颗粒呈球形,粒径细小,表面比较光滑,对混凝 土和易性产生“流变效应”和“易泵效应”;②火山 灰活性效应使粉煤灰产生活化势能。粉煤灰中的主要 成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,其自身产生的水化作用 甚微(高钙灰除外),但若受到水泥水化产物石膏的激 发作用,粉煤灰会逐渐发生二次水化,成为胶凝材料 的一部分,使混凝土胶结并产生力学强度,对混凝土 强度产生“助强效应”和“高强效应”;③微集料效 应使粉煤灰产生致密势能。粉煤灰的水化反应很慢, 其在混凝土中相当长时间内以微粒形态存在,对混凝 土中可起微集料填充作用,同时受激发作用而在表面 生成胶凝物质,物质填充和水化反应产物充填共存, 比惰性集料单纯的机械填充效果更好,使混凝土更加 致密,对混凝土耐久性产生“免疫效应”和“防护效 应”[15,16]。
(1) 粉煤灰改善土壤。粉煤灰在农业中的应用, 实际上就是通过改良土壤、覆土造田等手段促进种植 业的发展,以达到提高农作物产量、绿化生态环境、 培植优良饲草等目的。实践证明,与工业综合利用相 比,农业利用粉煤灰具有投资少、容量大、需求平 稳、波动小,且大多对粉煤灰的质量要求不高等特 点,是适合我国国情的一条综合利用途径,潜力很 大[19]。贾得义等[20]利用焦作电厂的灰色粉煤灰和老厂 黑色粉煤灰对重粘土地进行改良,并试种小麦。试验 结果表明,施用粉煤灰比不施粉煤灰的小麦产量有明 显增加;在一定的施用量范围,施粉煤灰多比施粉煤 灰少的小麦产量也明显增加。
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陶勇:粉煤灰的加工处理和综合利用现状
王志刚等[17]研究发现大掺量粉煤灰混凝土能够充 分利用工业废渣粉煤灰的潜在活性,在复合激发剂的 共同作用下,混凝土的早期强度可以得到明显增强, 大掺量混凝土的应用,可以减少水泥用量,降低混凝 土生产成本,能够带来良好的社会效益、经济效益和 环增效益。余峰等[18]研究发现超细粉煤灰高性能混凝 土的早期抗压强度主要取决于水灰比,后期抗压强度 主要取决于水胶比和胶凝材料总用量,掺超细粉煤灰 的混凝土长期抗压强度增长稳定。同时,耐久性良 好,高性能混凝土也具有良好的徐变性能。 5 在农业领域的应用
增大,而且粉煤灰中未烧烬的碳粒经超细后,也产 生同样的效果,加之对其又进行了表面改性,致使 改性粉煤灰达到了一定的补强效果,获得了较好的 力学性能,其应用效果比较理想[12]。
粉煤灰微珠经不同的表面改性剂改性后, 也可 用于铸造尼龙中,加入改性微珠的尼龙冲击强度有明 显的提高,粉煤灰也可用于聚氯乙烯、聚乙烯和工程 塑料等制品中,可以改善加工时树脂的流变性能,降 低溶体粘度,使加工时物料的流动性和塑化性等都能 得到明显的改善,减少了挤出机的扭矩,降低了对设 备的磨损,改善了加工工艺等。 4 在混凝土方面的应用
夏畅斌等[2]将粉煤灰用含Al3+和Fe3+的溶液浸渍 后洗涤烘干,制得改性粉煤灰,在处理邻苯酚废水 时,具有物理吸附和静电吸附两种作用,而且粉煤灰
粒径越细、p H 值越小、温度越高,则吸附效果越 好,去除率越高。王敏欣[3]采用单因子实验的方法, 选用了浓度均为0.5mol/L的双氧水、盐酸、硝酸、 硫酸等作为改性剂,对粉煤灰进行了无机改性,结果 发现双氧水的改性效果最好,改性后,对模拟染料废 水的色度去除力很强。黄继国等[4]将粉煤灰在800℃以 下的沸腾炉中活化2h后,处理含氟废水,结果表明在 pH值<2.5、水灰比<20∶1、时间>2.5h时,对浓 度小于400mg/L的含氟废水有较好的去除率,废水 达到排放标准。
(2) 粉煤灰生产肥料。粉煤灰中含有大量农作物 所需的营养元素,如硅、钙、镁、钾等,可生产各种 复合肥,增产效果好,价格便宜。粉煤灰施入土壤, 可以防止小麦锈病及果树黄叶病等,增加农作物对病 虫害的抵抗力。蔬菜试验表明[21],粉煤灰用量0~ 12%范围内,随施用量增加,植物组织中铁、锌浓度 下降,钾、锰浓度增加,铜、镍浓度保持不变,不产 生植株毒害症状,粉煤灰中富含的硼是油料作物的良 好肥源,粉煤灰同腐植酸结合施用,可以提高土壤中 有效硅的含量。研究表明,利用粉煤灰为载体,加上 有效养分,磁化后便于土壤形成易为作物吸收的营养 单元,不仅能改良,而且能增强作物光合作用和呼吸 功能,提高作物抗旱和抗灾性。现已利用粉煤灰开发 出粉煤灰磷肥、硅复合肥等。 6 在其他方面的应用
2 0 0 9 年第4 期
中国非金属矿工业导刊
总第7 7 期
【开发利用】
粉煤灰的加工处理和综合利用现状
陶 勇
(中国非金属矿工业公司,北京 100036)
摘要:本文介绍了粉煤灰的加工处理技术方法及其在废水处理、建筑材料、高分子材料、混凝土材料、农业及其他方面
的利用现状。
关键词:粉煤灰;综合利用
中图分类号:X 7 7 3
郭陶明[10]研究发现以粉煤灰生产的轻集料作为骨 料,水泥为胶结材料,加入少量外加剂,加水搅拌并 经成型、自然养护而成的空心砌块称为粉煤灰轻集料 混凝土轻型空心砌块。这种砌块性能稳定,与普通砖 相比具有轻质、高强、节约能源和减少开支等技术经 济优势,同时还具有隔音、隔热等效果,是一种很有 发展前途的新型墙体材料。姜晓波[11]研究以粉煤灰和 废玻璃为主要原料,并添加适量的发泡剂、稳泡剂和 助熔剂等添加剂,采用粉末浇成法可以制备粉煤灰泡 沫玻璃,可降低产品成本,具保温隔热等特点,作为 墙体(隔墙)材料使用,有广阔的发展前景。 3 在高分子材料中的应用
采用经磁选后的超细粉煤灰、改性超细粉煤灰 和半补强碳黑,用同一配方、同一填加量,在同一 加工工艺条件下做对比试验。试验结果表明,经表 面改性后的超细粉煤灰填加到橡胶制品中,可以使 其力学性能指标基本上与半补强碳黑相同,实现部 分或全部代替半补强碳黑,其效果优于未改性的超 细粉煤灰。改性超细粉煤灰的补强效果十分明显的 原因,主要是超细粉煤灰自身的特性和表面改性后 效果的体现。粉煤灰中由于存在着大量的空心玻璃 微珠,而微珠在形成过程中,因冷却速度快,微珠 内部产生了空心,珠壁形成海绵状微孔。经超细粉 碎后,微珠被破碎或珠的外壁层被磨掉,使得珠壁 的海绵体露出,由此颗粒的孔隙率增加,比表面积
Abstract: Generating process and comprehensive utilization of fly ash was introduced in this paper, such as in the field of wastewater treatment, building materials, polymer materials, concrete materials, agriculture and other aspects of processing.
现在碱液中,加入经活化焙烧后的粉煤灰,经水热处 理、洗涤、烘干后即得到合成沸石,它对电厂SO2的 吸附容量为31.8mg/g;此粉煤灰脱硫剂还可用于处 理垃圾焚烧烟气,以去除汞和二恶英等污染物。日本 北海道电力公司1990年研究发现用粉煤灰、石灰和 石膏制成的脱硫剂性能良好。1991年三菱公司据此 联合开发LILAC脱硫工艺,在烟气处理量为1万m3/h 时,在ΔT 为15~17℃时,Ca/S为1.2时,脱硫率为 75%;降低ΔT,脱硫率可提高至80%~90%。
文献标识码:A
文章编号:10 07-9 386 (200 9)0 4-0 012-03
Processing and Present Status of the Comprehensive Utilization of Fly Ash
Tao Yong
(China National Nonmetallic Minerals Industrial Corporation, Beijing 100035, China)
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