循环流化床煤灰运用研究进展

【摘要】环流化床机组以其在环保方面的突出优势，在国外外得到迅速发展与广泛应用。循环流化床机组可以燃烧劣质燃料，这类燃料在燃烧中形成大量的尾矿。对煤泥进行处理和运用，可以节省大量物质资源，变废为宝。本文就循环流化床尾矿运用研究进展做了简略的探讨。

序言

因为循环流化床机组是属高温燃烧，燃烧气温在1000℃以下，并且循环流化床机组的底渣在熔池逗留时间长，通常含炭量均在3%以下，其废液以烧粘土质混和材料为主，物理成份SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO和MgO等占90%以上，矿物组成主要为占煤炭中50%以上的高岭石在1000℃以下燃烧产生的具备活性的无定形过高岭石。资料阐明，煤中黏土矿物在500℃时开始脱水，800℃左右大量的硅酸盐分解，在1000℃以下还伴有少量的CA、CF、C2F、C5A5等生成，所以具备一定的水硬活性。因此运用其含炭量低和水硬活性特性可以作为混凝土的原料。我国在沼渣的基础研究和新的开发应用方面取得了不少进展，粉矿渣碳酸盐混凝土也已得到了较为深入的研究，成为重要的混凝土品种之一。我国的尾矿的综合运用不足30%，水硬活性略差一点，所以循环流化床机组尾矿，虽非一定的水硬活性，但在混凝土生产应用中却遭到限制，现在只有部份作为混凝土添加剂，而大多作为一些较简略的运用，如制砖、铺路和用作路基等。因此应当开发活化工艺，如开水活化工艺和蒸气活化工艺，以增加其水硬活性。

一、循环流化床机组尾矿的基本特征

循环流化床机组的煤灰分为两种，一种是由除尘器搜集的飞灰，另一种是由灰渣口排出的炉底渣。二者之间的比列取决于煤种特点。对于劣质煤，比如煤炉渣、石煤，底渣量可达60%-80%，而对褐煤、无褐煤底渣量或许仅为10%-30%。

1、灰渣的地理特征

（1）外形型态

燃料及机组运行条件不同，飞灰和底渣的外形型态也会有差异，但是飞灰通常呈灰黄色至深紫色，底渣则呈白色至黄色的粒状物质，有经验的运行人员可直接按照尾矿的色调判定燃料的熄灭率。

（2）细度分布

细度分布对建筑砌筑安装工程应用影响较大，研究阐明细度分布均匀时，易产生松散结构，当遭到动荷载时，容易导致安装工程破坏，表面失陷。而像循环流化床机组那样宽筛分的尾矿，颗粒大小混杂，易产生密切结构，是建筑安装工程上的理想结构。

2、灰渣的物理特征

尾矿的物理特征包括物理组成和矿物组成等。因为尾矿中存在大量的CaO和CaSO4及SiO2，所以具备一定的自硬功耗，并且向废液中煮沸时容易发生如下物理反应：CaO+H2O―Ca（OH）2所以，循环流化床尾矿通常呈酸性循环流化床，其PH值在11.5～12.5之间。

二、灰渣常规运用技术研究

1、生产混凝土

混凝土是一种水硬性胶凝材料，按成份可分为碳酸盐混凝土、铝酸盐混凝土、硫氮化物混凝土等。混凝土质量指标包括氧化镁（

2、生产多种方式砖

1）蒸压煤矿渣尾矿砖：蒸压煤矿渣尾矿砖的原材料为煤矿渣尾矿、磨细生石灰、石膏、骨料。胶结料的配比为石灰19%，石膏5%～7%，其余为煤炉渣和煤灰，级配与胶结料比为2.5。

2）焙烧砖：焙烧煤渣砖是以废渣（煤灰）和黏土为主要原料，再掺加其他工业废料，经调料、混合、成型、干燥及烧结等工序而成的一种新型外墙材料。

3）免烧砖：它的主要原料为煤炉渣、煤矿渣尾矿及来始于砂石厂、钢铁厂的工业废料，其他辅料为石灰、水泥、石膏、添加剂等。它的成形成因是：尾矿、煤炉渣、炉渣等富含较高氧化硅、氧化铝、氧化铁的工业废料，经原料混和轮辗后，充分水化产生硅、铝型玻璃体。

4）矿渣水浸砖：矿渣水浸砖是以80%左右的煤渣为原料，加入20%左右的石灰作胶结料，另少量的石膏为外加剂。经过混和、搅拌、沉化、成型、晾干后再经物理血竭、加温涂敷而成的一种新型外墙材料。

3、用于物理工业

尾矿中的组分与常用的滤料基本相似，也是在浓度上有区别。诸如尾矿中的SiO2起到加强、补强作用，取代常用的黏土、白碳黑；A12O3起增量作用，可取代特种硅酸钙；CaO可起增量补强作用，作用相当于轻质硅酸钙、重质硅酸钙、特种硅酸钙；SO3可取代一般加入的硫起硫化剂的作用；未熄灭的易燃物起到碳黑的作用。研究和应用发觉，尾矿补强功耗与半补强碳黑的功耗相当，并具备永久变型小、相对密度小、弹性好的特点。使得混炼、压出工艺功耗良好，同时它还具备煤制滤料的性质。可做为高分子材料填充剂、作PVC的填充料、作橡胶滤料。

4、用于渔业

尾矿在渔业中的应用，实际上是通过改良根系、覆土造田等方式，推动其发展的，从而达到减少农小麦销量、优化生态环境等目的。

1）改良根系的酸性：对含脱硝产物和脱硝剂较高的循环流化床尾矿，因自由CaO和H2O反应生成Ca（OH）2，使尾矿呈酸性，所以，此种矿渣可适于耕地、恢复碱性矿地、中和工业废渣等方面。石沙土只是强酸性物质，pH值在10～12以上，因此直接施用石沙土后可以不同程度地增强根系的黏度。石沙土很适宜在北方碱性壤土中施用，非常是在北方缺钾需硅的碱性水池塘里施用，更有良好的作用。

2）推动根系中有机质的分解：石沙土富含钙、镁等盐基离子，因为酸性强，盐基离子多，能增进根系有机质的分解，对缓解根系的供肥和保肥能力有一定的作用。

3）增加根系气温：石沙土是热性材料，遇水后有一个吸热过程，使得因为石沙土多为黄色和绿色，有吸收太阳光能的作用，所以可以减少根系气温。

三、灰渣运用新技术

1、在石煤和煤矿渣尾矿中提取钒

在石煤中伴生有许多有用元素，且以钒的浓度较高，有些矿区的石煤钒的品味较高，通常在0.5%以上。重庆东部、浙江东部山区和四川的北方部等地，都富含丰富的含钒石煤。因此从含钒石煤矸石中提取五氧化二钒是综合运用尾矿资源的一个重要研究方面。

2、生产结晶乙酸铝

用含铅高的煤矿渣在流化床燃烧刻蚀后，经过尾矿粉磨、酸浸、沉淀、浓缩和脱水等生产工艺可以提取结晶乙酸铝。以结晶乙酸铝为原料，可以生产固体聚合乙酸铝。聚合乙酸铝是一种新型高效无机高分子洁净剂，其净水功耗非常优越，将代替传统的铝盐净水剂。

循环流化床尾矿不仅上述的应用外，因它具备较高的pH值、高吸水性和一定的自硬功耗，因此它还可以有效地应用在城市垃圾固化和碱性废旧物的中和方面、应用到交通安装工程的开挖、路堤和路堤中。另外，因为循环流化床尾矿70%～80%的颗粒在砂的粒度范围循环流化床，目前我国这些地方的交通安装工程中缺乏砂资源，所以可以运用循环流化床尾矿取代天然砂。

结束语

随着循环流化床技术在我国的进一步推广，循环流化床飞灰—特别是高炭飞灰的循环及运用也变得非常重要。按照我国流化床飞灰含炭量较高的特性，适时开发流化床新的飞灰水化回燃技术，以减少热效率增加煤耗和氧化钙高的运用率，同时该技术才能和循环流化床整个系统的运行配套。

参考文献

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