粉煤灰合成沸石除杂和活化方法研究VIP免费

第1页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共8页粉煤灰合成沸石活化除杂和活化方法研究付克明1,2,路迈西1,朱虹31.中国矿业大学(北京)(北京100083);2.焦作大学(河南,焦作454100);3.焦作房管局住宅开发公司(河南,焦作454151)摘要粉煤灰主要是由燃煤电厂排放的一种粉状颗粒物，长期以来没有得到有效合理的应用。本文通过对粉煤灰化学和矿物成分分析，提出利用粉煤灰合成沸石产品是提高其利用率和附加值的较好方式，并针对粉煤灰中含有一些对合成沸石有害或无用的杂质，采用粉磨磁选浮选酸溶煅烧等工艺顺序和过程加以处理，不仅有利于沸石的质量，而且除去的铁质和炭粒还可回收使用，是粉煤灰进行活化除杂的有效途径。关键词粉煤灰沸石活化除杂再利用1前言煤炭是世界上储量最丰富的能源矿产之一，煤炭资源中有相当一部分用于火力发电。目前,煤粉锅炉仍是燃煤电站的主体,燃煤产生了大量的粉煤灰。世界粉煤灰年排放量已超过5.5亿吨[1-2]，预计到2010年粉煤灰的产量达800Mt[3]，而粉煤灰的循环利用率只有15%[4]；随着中国电力工业的发展，粉煤灰的排放量从1979年的2670多万吨猛增到2001年的1.2亿吨以上，并且逐年递增。其中大约20%的粉煤灰用于水泥、混凝土、制砖等等低附加值的方面，其余多用于填海、回填、铺路等方面。这样处理势必会污染土壤、地下水和对环境造成影响[5]。粉煤灰的主要化学组成为SiO2和Al2O3，矿物相组成为玻璃相、结晶矿物以及少量未燃炭。燃煤锅炉中形成的灰粒，在顺烟道上升的过程中，温度剧降，快速冷凝，形成多量玻璃和少量结晶的共生组合。在晶体矿物中，有石英、莫来石等；在玻璃体中，有光滑的球形玻璃体粒子，有形状不规则的小颗粒（孔隙少），还有疏松多孔形状不规则的玻璃球另外还有赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4），以及疏松多孔的未燃炭粒[6]。化学成分以氧化硅和氧化铝为主，有些粉煤灰中还有较多的氧化铁和氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾等成分[7]。粉煤灰合成沸石，主要需要SiO2和Al2O3成分，其余多数则属于有害或无用杂质。如果能除去粉煤灰中的这些杂质，充分利用其中的硅、铝质来合成沸石等高附加值的产品，同时回收利用合成沸石过程中的一些杂质，会有巨大的经济和环境效益。近年来，利用粉煤灰合成沸石等产品的研究日益受到人们重视，合成出了许多沸石产品；合成方法也从单一的水热合成[8-11]向复合微波合成[12-13]、添加晶种合成[8,14-15]等方向发展，合成沸石的产率和质量等方面都有了很大的提高。但在粉煤灰的除杂的研究上，还主要是集中在化学除杂、煅烧脱炭等方面，使处理效果受到影响，同时除去的炭、铁等得不到回收利用。本文在总结各种粉煤灰除杂方法的基础上，采用物理和化学方法，按照先物理后化学的除杂程序，进行了大量的实验研究，取得了良好的效果。2粉煤灰的性质及实验情况第2页共8页第1页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共8页实验用粉煤灰取自河南焦作电厂，其化学组成及XRD见表1和图1。表1焦作电厂的粉煤灰化学成分Table1ChemicalcompositionofflyashfromJiaozuopowerstation化学成分SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOSO3Loss含量（％）45.0430.557.021.126.013.241.563.65图1焦作电厂粉煤灰的XRD图谱Fig.1.XRDpatternofflyashformJiaozuopowerstationQ—石英(Quartz,SiO2);M—莫来石(Mullite,3Al2O3·2SiO2)。由以上图表得知，焦作电厂的粉煤灰的主要化学成分是SiO2和Al2O3，n(SiO2)/n(Al2O3)=2.51，较适合合成A、X、P型沸石的需要[8]；含有的结晶成分主要有石英和莫来石,还有铁、钙、镁的氧化物和一些未燃炭,铁质矿物(包括赤铁矿和磁铁矿)和炭粒属于染色矿物，对合成沸石的白度和质量有很大影响。合成沸石需要其中的SiO2和Al2O3成分，其它应尽量去除。粉煤灰活化和除杂的目的是去除其中的有害或无用物质，尽量保留SiO2和Al2O3成分，并使结晶态的石英和莫来石向无定型态转化。根据粉煤灰的性质，采用的工艺流程及顺序是：粉煤灰粉磨湿法磁选除铁浮选除碳酸溶除钙、镁和铁氧化物煅烧(包括加碱煅烧)粉煤灰产品。2.1粉磨活化粉煤灰粉磨采用陶瓷球磨罐，粉...