浅论湿排粉煤灰中空心微珠的分选工艺流程

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1、浅论湿排粉煤灰中空心微珠的分选工艺流程文章标题：浅论湿排粉煤灰中空心微珠的分选工艺流程摘要：论述了电厂湿排粉煤灰中空心微珠的物理性能、分选方法和分选原理，研究了粉煤灰中不同珠体所适用的分选流程，概述了空心微珠的应用前景。关键词：空心微珠；分选；工艺；湿法排灰中图分类号：TQ028.9简介：陈松涛（1965-），男，河南平顶山人，博士研究生，平顶山工学院副教授。中国是燃煤发电大国，到20世纪末，全国火电厂粉煤灰渣年排放量已达1.6亿t，其利用仅5000多万t，利用率仅30左右，每年尚有1亿t以上的粉煤灰渣无法利用，基本上采用湿排法排到贮灰场存放。我国至今贮灰场累计占地达4

2、00多km2，严重污染着环境[1]。而粉煤灰中的空心微珠是一种宝贵的多功能颗粒材料，它是燃煤电厂排出的粉煤灰中的一种细小、轻质、表面光滑、中空的球形颗粒，其主要化学成份是硅、铝、铁的氧化物，占粉煤灰总量的30-50，是粉煤灰高级利用的重要产品[2]。它具有质轻、粒径小、耐磨性强、抗压强度高、分散流动性好、反光、无毒等优良性能，可替代造价较高的人造空心微珠，广泛应用于建材、橡胶、塑料、化工、电子、航天等领域[3]。因此，研究湿排粉煤灰中空心微珠的分选，是空心微珠后续利用的必须步骤。1空心微珠的形成机理和性质1.1空心微珠的形成机理粉煤灰空心微珠的生成与煤种、煤质、燃烧温度

3、、燃烧方式有关。一般地说燃用烟煤的电厂，特别是发热量高、含硫量低的烟煤，粉煤灰中产生的空心微珠就多；燃用无烟煤的电厂其粉煤灰中空心微珠的含量就少；燃用褐煤的电厂几乎没有空心微珠[4]。其次与燃烧方式即锅炉的种类有关，如悬浮燃烧的煤粉锅炉有利于空心微珠的形成，其它燃烧方式的锅炉如链条炉、沸腾炉、旋风炉等不易产生空心微珠[5]。粉煤灰是由形状差别很大的颗粒组成，各种颗粒都是煤锅炉内燃烧时，其灰分熔融冷却而成。煤灰系粘土质矿物中的高岭石和伊利水云母，在550℃脱水排气，从单斜晶系相变为非晶质相，膨胀排气使质地变得疏松多孔，从1000-1300℃逐渐溶解分解，形成莫来石和石英玻

4、璃的共生组合，如这时受到急冷作用，便形成含多量莫来石微晶的海绵状玻璃，化学反应如下：Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO22H2O→3(Al2O3·2SiO2)→3Al2O3·2SiO24Si因急冷作用反应不完全，多量硅铝也形成了玻璃相，粘度大，颗粒有大量空隙，所以易粘连石英等碎屑矿物。当温度升到1400℃左右时，不规则状的海绵颗粒，先从棱角等尖薄部位开始钝化，继而表面熔融的颗粒受表面张力的作用成为球状，形成了石榴状、微孔环壳状等结构，冷却成为空心微珠。其中包着的气体是氮气以及由氧化铁和分散后的碳反应生成的CO2，随着温度的升高，空心微珠内的气体不断膨

5、胀，球体增大，球壳越来越薄。由于各空心珠内所包气体量不同，各空心珠形成温度，在高温区的停留时间、冷却速率等形成热力学条件不同，使得空心珠大小、珠壳厚度、密度不同[6]。Essenhigh根据实验证实，由于煤粒所含挥发物的膨胀，导致了空心微珠的形成。1．2空心微珠的性质粉煤灰空心微珠通常包含三种形态，即漂珠、沉珠和磁珠，漂珠是指密度小于1g/cm3的空心微珠，沉珠是指密度大于1g/cm3的空心微珠，磁珠是指具有磁性、能够被磁极吸附的空心微珠。粉煤灰空心微珠一般是指粒子尺寸在几十到几百微米且具有较为规则的球形结构的微粒，主要特征是中空部分的直径应在0.4D(D指整个微粒的直

6、径)以上，如果中空部分的直径小于0.4D，则表示它在整个微粒中占有很小的比例，这种大小的中空部分对于微粒的密度所产生的影响是很小的或者说是可以忽略不记的。另外在高倍显微镜下观察，其中至少应有80-90以上的粒子是球状的，这样才能称这种微粒为空心的、球状的。由于燃烧条件和煤粉的成分、粒度等不同，其外观和化学成分也略有区别。粉煤灰空心微珠的物理性能见表1，化学组成见表2。表1粉煤灰空心微珠的物理性能表2粉煤灰空心微珠的化学组成2空心微珠的分选原理和方法2.1空心微珠的分选原理通过对粉煤灰组成和性质的研究可知，组成粉煤灰的各组分均是单体，各自以游离单体形式存在于粉煤灰中，且表

7、现形式及物理化学性质各不相同，具备了进行分选的基础和可能。粉煤灰中各组分大致包括以下几种：未燃尽炭粒、漂珠、沉珠、磁珠、铁粉及铁氧化物、尾灰等，可以根据各组分的特性进行单独分选或组合分选。对于湿排粉煤灰，可首先以水为介质分选漂珠（漂珠密度小于1g/cm3），利用磁选方法分离磁珠、铁粉和铁氧化物，利用炭粒表面特性，以浮选法选取炭粒，利用重力分选法分离沉珠。2.2分选空心微珠的方法2.2.1漂12全文查看珠的分选粉煤灰中的漂珠密度小于1g/cm3，密度一般在400-750g/cm3之间，而粉煤灰中的其它成分密度均大于1g/cm3，对于湿法排灰