重庆主要电厂燃煤产物的物质组成及粉煤灰的资源化利用

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1、ChinaUniversityofMining&Technology,Beijing博士学位论文重庆主要电厂燃煤产物的物质组成及粉煤灰的资源化利用学院：地球科学与测绘工程学号：TBP120201006作者：刘汇东学科专业：矿产普查与勘探导师：代世峰2015年6月中图分类号：dsTD958密级：单位代码：11413博士学位论文中文题目：重庆主要电厂燃煤产物的物质组成及粉煤灰的资源化利用英文题目：CompostionoftheCoalCombustionandUtilizationoftheFlyAshGeneratedfromTwoMajorCoal-fi

2、redPowerPlantsinChongqingcity,SouthwestChina作者：刘汇东学号：TBP120201006学科专业：矿产普查与勘探研究方向：煤系稀有金属勘探开发导师：代世峰职称：教授论文提交日期：2015年04月15日论文答辩日期：2015年6月1日学位授予日期：2015年6月24日中国矿业大学（北京）独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国矿业大学（北京）或其他教学机构的学位

3、或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2015.06.24关于论文使用授权的说明本人完全了解中国矿业大学（北京）有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：2015.06.24.摘要煤粉（PulverizedCoal，PC）炉粉煤灰和循环流化床（CirculatingFluidizedBed，CFB）锅

4、炉粉煤灰是目前我国最为常见的两种粉煤灰类型。由于燃烧工况（尤其是燃烧温度）、除尘排灰方式、脱硫工艺等方面的显著差别，PC粉煤灰和CFB粉煤灰的物质组成和物理化学性质存在较大差异，进而影响着两种类型粉煤灰的资源化利用方向前景。1.研究以华能集团重庆电厂PC粉煤灰和重庆松藻电力公司安稳电厂CFB固硫粉煤灰为例，采用X射线荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、带有能谱仪的场发射扫描电镜（SEM-EDS）、SiroquantTM矿物定量技术等矿物学、岩石学、元素地球化学手段，对比研究了珞璜电厂和安稳电厂燃煤产物（粉煤灰、底渣、脱硫石膏）的元素

5、和矿物组成及岩石学特征，探讨了微量元素在燃煤产物之间的分异和富集机理，并考查了稀有金属元素在粉煤灰中的赋存状态。结果发现：（1）微量元素As、Se、Mo、Sb、Hg、Pb和Bi在安稳粉煤灰中明显富集而在底渣中发生亏损，Nb、Ta、Ti则在底渣中相对富集；元素挥发性的差异是造成微量元素在燃煤产物之间发生分异的主要原因。安稳电厂粉煤灰中Fe（10.26%）以及稀有金属元素Ga（47.83μg/g）、Nb（120.5μg/g）、REE（719.4μg/g）高度富集（灰基含量），超过相应的工业利用最低标准，回收利用潜力较高。安稳底渣中Ga（48.92μg/g）、

6、Nb（136.8μg/g）、Ti（2.13%）的灰基含量均高于粉煤灰中含量，也具有一定的资源化利用潜力。此外安稳粉煤灰有害元素F（1286μg/g）和Hg（1407ng/g）异常富集，其环境危害值得关注。安稳（CFB）锅炉炉温900℃。煤中矿物分解、熔融程度低，非晶态硅铝质玻璃体含量均值46.6%，远低于珞璜PC粉煤灰。采用石灰石粉“燃中固硫”，造成粉煤灰中固硫产物无水石膏（10.8%）含量过高。安稳CFB粉煤灰的矿物组成相对复杂：赤铁矿含量均值15.2%，石英含量10.5%，，伊蒙混层矿物约占总量的8.0%，此外还有少量的锐钛矿（2.3%）、石灰（1.

7、2%）和钠长石（1.5%）。其它矿物相主要有莫来石（11.4%）、赤铁矿（1.6%）及少量的无水石膏（0.8%）。安稳CFB固硫粉煤灰的粒度较细，45μm以下粒径颗粒占到88%。赤铁矿单体解离度高，利于磁法分选。粉煤灰中存在REE的硫酸盐和磷酸盐单体矿物，XRD和SEM+EDS均未能检出稀有金属Ga、Nb的独立矿物。粘土矿物及非晶质玻璃体中检出了质量分数1%-3%的Ti，因而推断Ti的载体矿物至少包含两种——锐钛矿和粘土矿物。根据前期研究成果，Ga可能存在于粘土矿物或其热变产物非晶态硅I铝质玻璃体中（Ga可以类质同象替换Al），EDS检测显示部分Ti存在

8、于粘土矿物中。已有研究证明Ti可以类质同象形式替换Si、Al而进入粘土矿物晶格。