粉煤灰综合利用技术研究

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1、粉煤灰综合利用技术研究借鉴常规粉煤灰研究方法，通过X射线等微观观察手段分析流化床粉煤灰，对比常规粉煤灰及高炉矿渣的组成，研究其基本物质组成、比例以及晶体结构和玻璃体组成，分析确定影响活性激发的组成部分，本项目研究的流化床粉煤灰是在850℃—950℃低温烧结而成，活性很低。由于低温烧结的流化床粉煤灰中玻璃体的聚合度高，低聚物的含量仅有百分之几，只采用常规化学活化作用效果不大。为了激活此类流化床粉煤灰：项目通过优选复合质子碱类处理剂打断Al-O，Si-O及Al-O-Si键，使其聚合度降低，表面游离的键成活性，易与Ca(OH)2反应生成水化铝酸钙和水化硅酸钙，具有胶凝性；同时添加物理活性材料，

2、对其玻璃体中的Al2O3作用，促进混合材玻璃体中活性Al2O3的溶出，加快体系中粉煤灰的火山灰反应速度，促进了粉煤灰玻璃体的解聚。通过上述质子碱、高效物理活性材料综合作用研发出高效流化床粉煤灰激活剂和激活方法，使在常态无活性的流化床粉煤灰强度活性指数≥70%（参照《GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中强度活性指数要求）利用激活后的低温流化床粉煤灰体系固化性能特征，设计低温和高温下流化床粉煤灰激活方式和激活体系，实现可控固化，满足将流化床粉煤灰应用于高温调剖封堵和泥浆池固化等油田生产领域的需要。实现保护环境和节能减排，创造经济效益的目的。循环流化床燃烧技术是近年来在国际上发展起来

3、的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，其主要特点在于燃料及脱硫剂经多次循环，反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉内湍流运动强烈，不但能达到低NOx（氮氧化物）排放、90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点，因此在国际上得到迅速的商业推广。我国近几年来也有近千台循环流化床锅炉投入运行或正在制造当中。在我国目前环保要求日益严格，电厂负荷调节范围较大、煤种多变、原煤直接燃烧比例高、国民经济发展水平不平衡、燃煤与环保的矛盾日益突出的情况下，循环流化床燃烧技术已成为一种高效低污染的新型燃烧技术。循环流化床粉煤灰即是煤在循环流化床上以850℃—9

4、50℃燃烧时生成的残留物。目前，世界上粉煤灰年排放量约为5×108t，我国年排放量约为1000×104t以上。粉煤灰一方面可作为多元复合材料进行资源化利用；另一方面，其中携带的有害物质(如致癌元素、放射性元素、PAHs（多环芳烃）等有机污染物)，通过各种方式向外界传输，对人体健康和生态环境构成严重危害。发达国家已将粉煤灰作为一种新的资源来利用，其利用率已高达70%～80%，而我国目前的利用率仅为30%左右。美国、日本、加拿大等国家粉煤灰综合利用技术分为高、中、低三个层次，高等技术主要包括粉煤灰金属分选、矿物分选、脱硫技术、作隔热材料、耐高温材料、塑料填料等。高等技术一般利用量较低，约占粉

5、煤灰总量的1％～2％，但经济效益较好；中等技术包括做水泥与混凝土的混合材料，沥青填料、粉煤灰砌块等。中等技术为中度用量，利用量较稳定；低技术是将粉煤灰直接用于回填，如结构回填、矿井回填、灌浆回填等。还用于路基、路堤、填筑、脱硫稳定、土壤改良、粪便处理、化学腐蚀物处理等。低技术用量大，面广，阶段性较明显。目前粉煤灰的综合利用技术有近200项，其中得到实施应用的近70项。用于建材制品方面约占粉煤灰利用总量的35％左右，道路施工约占20％，农业应用约占15％，填筑材料约占15％，建筑工程方面约占10％，提取矿物和高值利用5％。在石油开采领域，国内外也做了大量的研究和应用，相对较为成熟的应用有下

6、述几个方面。（1）废弃钻井液和钻屑的固化处理废弃钻井液和钻屑的固化处理技术是向废弃钻井液和钻屑中加入固化剂，使其转化为土壤或胶结强度很大的固体。根据所用材料的种类，可分为水泥基固化、石灰基固化、水玻璃基固化和复合固化法。该方法能够消除废弃钻井液中的金属离子和有机物对水体、土壤和生态环境的影响和危害。该方法现在被认为是一种比较可靠的、治理废弃钻井液污染的好方法。对于治理难度最大的CODCr（化学耗氧量）、pH值（氢离子浓度指数）和总铬污染最为有效。（2）改善固井二界面胶结强度固井液与钻井液泥饼实现整体固化胶结一直是石油工程界期待解决的重大技术难题。固井液与钻井液泥饼不能实现整体固化胶结，使

7、得二界面常常留下先天封固缺陷，油气水可能沿此薄弱环节发生窜漏。因此，实现固井液与钻井液泥饼整体固化胶结是解决二界面胶结质量的关键问题，对全面提高固井质量,延长油井寿命有重大意义。向钻井液中加入适量的粉煤灰而形成的MTC技术(泥浆转化为水泥浆技术)和多功能钻井液技术,就是改善二界面胶结强度的有力举措。（3）配制水泥浆体系随着勘探领域不断向复杂、深部油气藏拓展，固井遭遇的特殊井、疑难井越来越多，如低压易漏地层的固井，深井、长封固段固井，