飞灰残渣的利用

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1、飞灰和脱硫残渣的利用潘红樱编译　　目前,欧洲燃煤电厂中产生的一部分飞灰或用来制造水泥配制砂浆，或用来生产混凝土和轻型绝缘材料。与此相似，在许多燃煤电厂中，因采用湿石灰石和湿石灰烟气脱硫(FGD)法而产生的大量石膏用于生产水泥、墙板和其他建筑材料。尽管如此，仍有相当多的飞灰，特别是含碳量高的飞灰,以及脱硫残渣，特别是无石膏成分的残渣未得到商业性应用。清理这些残渣不仅费用高，而且造成环境问题。有鉴于此，大多数欧洲国家对研究改进这类残渣，使之成为建筑材料的工艺有浓厚的兴趣。　　欧洲国家合作着手开发了一种使用高碳

2、飞灰和FGD残渣特别是无石膏的残渣，生产硫铝酸钙(CSA)水泥的试验室规模的工艺。此工艺研究中使用的样品采自许多燃煤电厂。所产出的水泥有希望作为普通波特兰水泥(OPC)的替代品、掺合水泥的成分及预拌混凝土与预制混凝土的成分。目前，需要进一步研究的工作是优化CSA水泥制造工艺，并在投入商业生产之前作中试生产。现已就在欧洲燃煤电厂进行CSA水泥中试生产厂的建设和试验运行事宜同电厂经营者进行洽谈。1开发工作1.1原料样品评估　　欧洲合作项目的部分工作是从7个国家的22个装置(20个场地)采集25套煤灰和脱硫残渣

3、样品。煤灰样品包括取自燃烧褐煤和烟煤的大型粉煤燃烧炉的飞灰。脱硫残渣包括取自所有工业上重要的钙基FGD工艺产生的残渣。对每套样品在实验室规模进行详细的特性试验，以确定其是否适合做生产钙矾石基材料和CSA水泥。试验结果如下：　　(1)含氧化铝(AL2O3)煤灰或混合煤灰/脱硫残渣有可能适合作钙矾石合成的原料或CSA水泥生产的原料。玻璃质氧化铝含量高的飞灰更佳；　　(2)石膏可能适宜用作钙矾石合成原料；　　(3)石膏或亚硫酸钙脱硫残渣或混合飞灰/脱硫残渣可能适合作CSA水泥生产的原料；　　(4)用作原料的特定

4、残渣混合物的成分应当优化；　　(5)需要对钙矾石基产品作沥滤试验，以便发现由飞灰和脱硫残渣内重金属成分带来的问题。1.2钙矾石基产品的合成和品质鉴定　　为开发三种不同的产品群——灰泥、惰性填加剂和水泥，研究了合成钙矾石工艺。　　(1)灰泥。在进行几种不同给料混合成分的最初试验后，选择了两种混合成分作进一步研究和特性判定。灰泥A的给料混合成分包括石膏、飞灰和氢氧化钙。灰泥B则添加非晶质的氧化铝成分。将两种混合物分别按1天、5天、7天和19天在55℃进行水合及处理。水合浆料中的钙矾石，经过7天最大达到47.9

5、%，成为灰泥A；5天为38.8%，成为灰泥B。此后，两种灰泥的钙矾石部分随时间减少。这两种灰泥的机械性能很差，且干燥后的收缩度令人无法接受，试验结果使得这方面工作被放弃。　　(2)惰性添加剂。由于惰性添加剂的试验工艺与上述灰泥工艺十分相似，预计产生的问题也类似，故这项工作也被放弃。　　(3)水泥。水泥产品的研究工作集中在利用HanasaariB型飞灰，这种飞灰含碳8.5%～9.1%。除这种飞灰外，配制的给料混合物成分或包含Drax石膏加另外的石灰石或HanasaariB残渣(经干式喷雾工艺产生的硫化钙产物

6、)加另外的石灰石。为鉴定称为混合物A、B和C的三种给料混合物成分，进一步作提高煅烧温度的研究。混合物A和C含有不同量的Drax石膏，混合物B含有HanasaariB脱硫残渣。混合物A和B被用来生产相同成分的CSA水泥。　　将每一种混合物样品磨碎至粒级小于50μm，并在煅烧前以105℃加热1h。混合物A和B加热至1250℃、混合物C加热至1150℃(以避免烧结)煅烧3h。这些样品在炉内冷却后，再磨碎至50μm以下。　　使用扫描电子显微镜和能量分散X射线(SEM-EPAX)、X射线衍射(XRD)、X-射线荧光

7、光谱法及湿化学法分析所产生的这些混合物和水泥。结果显示在任一种水泥中未形成硅酸三钙(3CaO.SiO２)，说明在合成过程中未出现这种物料的溶渣。溶渣一般在1300～1450℃内烧结温度生成。　　用混合物A和混合物B配置的水泥中含有CSA水泥的主要成分硫铝酸钙，但数量不多。据称,硫硅酸钙(5CaO.2SiO2.SO3)是用飞灰生产的CSA水泥的主要成分之一，但在实验中未被发现。　　用混合物A和混合物B配制的水泥的晶相显现相同。这是一个重要成果，它表明从干式喷雾脱硫中产生的硫化钙(CaSO3.1/2H2O)残

8、渣同石膏(CaSO4.2H2O)一样，可用于生产CSA水泥。尽管如此，在XRD分析中，硫化钙基水泥比石膏基水泥里的游离石灰峰值更高，暗示着硫化钙基粘合料比石膏基粘合料内产生的游离石灰量要多得多。这会影响水泥的凝固时间，并且，可能会影响所配制灰浆和混凝土的长期机械性能和耐久性。为了生产出可接受的游离石灰含量低的水泥，需要进一步研究混合物成分合成工艺。　　按照欧洲标准ENV197—1(1996):《水泥的成分、技术规格和合格标准》