固體廢物資源化

1、5煤系固體廢物的資源化,一座105kW裝機(jī)容量的發(fā)電廠一年要排出105t煤灰渣 !,5.1煤矸石的資源化,煤矸石的產(chǎn)生量約占我國工業(yè)廢渣年排放總量的1/4。一般每采1t原煤排矸石0.2t。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤矸石每年以0.8×108～1.0×108噸的速度增加。 一、煤矸石的組成 有機(jī)物（含碳物）和無機(jī)物（巖石物質(zhì)）組成的混合物。一般，煤矸石的熱值：837～418kJ/kg。,表5-1 煤矸石的化學(xué)組成，%,主

2、要礦物包括高嶺土、石英、蒙脫石、長石、伊利石、石灰石、硫化鐵、氧化鋁等。,自燃過的煤矸石,?目前我國煤矸石的主要資源化途徑有： 1)回收能源：作為大型沸騰爐燃料供熱或發(fā)電：熱值>8360kJ/kg。 1975年在四川永榮礦務(wù)局建立了中國第一座流化床煤矸石電廠 。 2)生產(chǎn)建筑材料：煤矸石的成分中主要為粘土礦物。水泥、燒結(jié)磚瓦、免燒磚瓦、空心砌塊、建筑陶瓷、輕骨料（陶粒）、巖棉等； 3)用作建筑材料：

3、代替河砂、碎石等鋪路、井下回填、造地復(fù)墾。,4)生產(chǎn)化工原料：聚合鋁、分子篩等。 與鹽酸反應(yīng)生成 （2A1Cl3.H2O），再生成聚鋁。 5)用作農(nóng)用肥料：鉬、鋅、錳、銅、硼等元素，可作為農(nóng)作物生長的刺激劑 6) 回收硫化鐵：有的煤矸石含有較多的硫化鐵，可通過分選回收作為制取硫酸的原料。我國有七個(gè)選煤廠建立了硫化鐵回收車間，從煤矸石中回收硫化鐵，總設(shè)計(jì)能力為7.5×105t／a。,5.2粉煤灰的資源化,

4、粉煤灰的化學(xué)成分(％),未燃燼碳。含碳一般為5～7%，其中含碳大于10%的電廠占30%,高鈣灰：CaO%?20%低鈣灰：CaO%低鈣灰,作為建材使用時(shí)： ? SiO2、Al2O3 、Fe2O3含量高為好。 對于低鈣灰： SiO2+Al2O3 +Fe2O3>70% 對于高鈣灰： SiO2+Al2O3 +Fe2O3>50%

5、 ?MgO、SO3越低越好,?粉煤灰的礦物組成,?粉煤灰的礦物組成對其性質(zhì)和應(yīng)用具有很大的影響。,礦物組成對粉煤灰活性的影響： 玻璃體含量?，化學(xué)內(nèi)能?，粉煤灰活性? 游離石灰含量?，水化反應(yīng)能力?，粉煤灰活性?所以：高鈣灰的活性來源于兩個(gè)方面：玻璃體和CaO 而低鈣灰則主要取決于玻璃體含量的多少。高鈣灰的活性>低鈣灰的活性,粉煤灰活性：指粉煤灰在和石灰、水混合后所顯示

6、 的凝結(jié)硬化性能。凝結(jié)硬化性能?，粉煤灰活性?,粉煤灰的活性是潛在的，需要激發(fā)劑的激發(fā)才能顯示。,常用激發(fā)劑有：石灰、石膏、水泥等,石灰激發(fā)機(jī)理：,?粉煤灰的顆粒組成：粉煤灰是一種微細(xì)的分散物料。大部分呈球狀，表面光滑，微孔較小，小部分為表面粗糙、棱角較多的集合顆粒。因而，粉煤灰顆粒大小不一，形貌各異，主要的為球形顆粒和不規(guī)則多孔顆粒，且其中90%的顆粒粒度為-40µm或-60µm。,（1）球形顆粒：表面光

7、滑，含量多者達(dá)25%，少的僅3～4%，粒徑一般從數(shù)微米到數(shù)千微米，密度和容重均大，在水中下沉，也叫“沉珠”。,多孔炭粒：呈球狀或碎屑狀、惰性、比重和容重均小、粒徑和比表面積均大，有一定的吸附性。 可提取后直接用做為吸附劑或煤質(zhì)顆粒的活性炭。,多孔鋁硅玻璃體：這類顆粒富含SiO2和Al2O3，是我國粉煤灰中為數(shù)最多的顆粒，有的多達(dá)70％以上。該顆粒具有較大的比表面積，粒徑從數(shù)十微米到數(shù)百微米，其中有一種密度很?。?lt;1）、具有

8、封閉性孔穴的顆粒、能浮于水面上，稱為“漂珠”。 漂珠含量可達(dá)粉煤灰總體積的15～20%，但重量僅為總重量的4～5%，是一種多功能材料。,二、粉煤灰的資源化,（1）回收有價(jià)組分：空心微珠、煤炭、鐵金屬物質(zhì) 、A12O3 等,粉煤灰中含有50～80%的空心玻璃微珠,空心微珠，具有多種優(yōu)異性能： ①具耐熱、隔熱、阻燃的特點(diǎn)，是新型保溫、低溫制冷絕熱材料與超輕質(zhì)耐火原料，利用它可生產(chǎn)多種保溫、絕（隔）熱、耐火產(chǎn)品。 ②是塑料

9、，尤其是耐高溫塑料的理想填料，其用于聚氯乙烯制品，可以提高軟化點(diǎn)10℃以上，并提高硬度和抗壓強(qiáng)度。改善流動性。用環(huán)氧樹脂作粘結(jié)劑，聚氯乙烯摻合空心微珠材料可制成復(fù)合泡沫材料。用它作聚乙稀、苯乙稀的充填材料，不僅可提高其光澤、彈性、耐磨性，而且具有吸聲、減振和耐磨效果。,③空心微珠表面多微孔，可作石油化工的裂化催化劑和化學(xué)工業(yè)的化學(xué)反應(yīng)催化劑，也可用作化工、醫(yī)藥、釀造、水工業(yè)等行業(yè)的無機(jī)球狀填充劑、吸附劑、過濾劑，它由于硬度大、耐磨性能好

10、，常被作為染料工業(yè)的研磨介質(zhì)，作墻面地板的裝飾材料，利用厚壁微珠還可生產(chǎn)耐磨涂料。在軍工領(lǐng)域，它被用作航天航空設(shè)備的表面復(fù)合材料和防熱系統(tǒng)材料，并常被用于坦克剎車。 ④空心微珠比電阻高，且隨溫度升高而升高，是電瓷和輕型電器絕緣材料的極好原料，利用它可制成絕緣陶瓷和渣絨絕緣物。,圖3.29 粉煤灰中空心微珠的分選流程,分選煤炭：浮選和電選兩種方法,?柴油作捕收劑，用松油為起泡劑,回收率85～94%，精煤熱值>20950kJ

11、/kg，每噸精煤成本約10元，浮選回收的精煤具有一定的吸附性，可直接作吸附劑，也可用于制作粒狀活性炭。,尾灰含炭量小于5%,在高壓電場的作用下發(fā)生煤、灰分離的過程。電選回收炭要求干料，水分小于1%，溫度保持在80℃以上。,?煤與灰的介電性能不同,提取A12O3 A12O3是粉煤灰的主要成分，一般含17～35%，可作為寶貴的鋁資源。一般認(rèn)為，粉煤灰中A12O3高于25%才有回收價(jià)值。,圖5-15 石灰石燒結(jié)法提取粉煤灰中氧

12、化鋁的工藝流程,（2）粉煤灰用作建材和建材的生產(chǎn)原料 制水泥、制磚、配制混凝土、輕質(zhì)混凝土和加氣混凝土、骨料等。質(zhì)量較差的灰渣可用來鋪路，作基礎(chǔ)以及作填充料等。,粉煤灰水泥的組成：,不加硅酸鹽水泥熟料時(shí)，稱無熟料水泥,摻入不同比例的熟料，得到不同規(guī)格的水泥,圖5-23 粉煤灰硅酸鹽砌塊生產(chǎn)工藝流程,表5-16 粉煤灰砌塊混合料的配合比，%,圖5-24 粉煤灰加氣混凝土生產(chǎn)工藝流程,生產(chǎn)密度為500kg/m3的高壓養(yǎng)護(hù)粉煤灰加

13、氣混凝土，其配合比為：水泥（525號硅酸鹽水泥）10%、生石灰（有效氧化鈣以14.5%計(jì)）20%、二水石膏（占水泥和石灰用量）10%、粉煤灰約70%、鋁粉6%、氣泡穩(wěn)定劑少量、水料比0.6～0.7。,圖5-25 粉煤灰陶粒生產(chǎn)工藝流程,據(jù)估計(jì)，每生產(chǎn)1t粉煤灰陶粒需用干粉煤灰800～850kg（濕粉煤灰1100～1200kg）。一個(gè)年產(chǎn)10萬m3的粉煤灰陶粒廠，每年可處理干粉煤灰6萬t左右（濕粉煤灰10萬t左右）。,（3）粉煤灰生產(chǎn)化

14、工產(chǎn)品,粉煤灰中SiO2和Al2O3含量較高，可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，如絮凝劑、分子篩、白炭黑（沉淀SiO2）、水玻璃、無水氯化鋁、硫酸鋁等。,圖5-26 粉煤灰綜合利用工藝流程,圖5-27 酸溶法制取水玻璃和白炭黑工藝流程,活性白炭黑的化學(xué)組成與沉淀白炭黑相同，但性能較沉淀白炭黑優(yōu)越， 活性白炭黑是一種超細(xì)、具有高度的表面活性的SiO2微粉，其比表面積為沉淀白炭黑的4～5倍，粒徑一般在0.05μm以下。在橡膠中有透明性和半透明性

15、，廣泛用于橡膠、乳膠、塑料薄膜、皮革、涂料、粘合劑、合成樹脂、造紙、農(nóng)藥、炸藥、日用化工等領(lǐng)域，是透明和彩色膠制品中不可缺少的材料。 而沉淀白炭黑：外觀白色無定形微細(xì)粉末，其真比重為2.0～2.6，熔點(diǎn)1750℃，折光率1.46。粒徑一般為10～25μm，含水率小于2%。廣泛用于橡膠和塑料工業(yè)，是一種較理想的補(bǔ)強(qiáng)填充劑。在塑料工業(yè)中，能賦予制品以低的吸水性和良好的介電性能。,粉煤灰用于制備吸附材料,粉煤灰玻璃體的外觀呈蜂窩狀，空穴

16、較多，內(nèi)部具有較為豐富的孔隙，且比表面積大，具有一定的吸附能力。但原狀粉煤灰吸附效果不理想，通過改性可提高粉煤灰的吸附性能。,火法：,圖5-28 粉煤灰生產(chǎn)分子篩工藝流程,一般為粉煤灰：純堿：氫氧化鋁=1：1.5：0.13，純堿和氫氧化鋁應(yīng)預(yù)先在120℃下烘干2～3h。配好料后，在800～850℃溫度下焙燒1～1.5h。焙燒后物料粉碎通過0.147～0.074mm，再在室溫下邊攪拌邊投料。升溫至50～55℃恒溫2h，取液分析堿度，補(bǔ)充