灰渣資源化綜合利用試驗(yàn)研究.pdf

1、煤炭資源作為中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主體，分布集中，北多南少，且灰分偏高，這就導(dǎo)致大量灰渣的排放。我國原煤資源相對貧乏的南方地區(qū)，卻具有較為豐富的低碳低熱值的石煤資源。但無論采用哪種工藝，石煤提釩后都會產(chǎn)生巨量的殘?jiān)?，大部分將堆放灰渣場，既占用土地，又污染環(huán)境。一方面，在水泥生產(chǎn)中，硅鋁質(zhì)材料通常用粘土，但粘土反應(yīng)活化能較高，導(dǎo)致水泥生產(chǎn)能耗很高，而且開采破壞植被，毀壞田地，導(dǎo)致許多發(fā)達(dá)國家已禁止使用粘土燒水泥。另一方面，水泥生產(chǎn)可以消耗大量

2、的灰渣，因此，灰渣用于水泥生產(chǎn)既可以節(jié)約資源，又能改善環(huán)境條件，這是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想的。
　　 為避免傳統(tǒng)石煤提釩工藝存在的釩回收率低、污染環(huán)境、規(guī)模小等問題，本文采用循環(huán)流化床鈣法焙燒工藝，以鈣基原料為添加劑的敦煌石煤料球?yàn)楸簾?，在熱輸入功率?MW循環(huán)流化床燃燒試驗(yàn)臺上進(jìn)行含釩石煤料球循環(huán)流化床焙燒提釩試驗(yàn)研究，對燃燒后灰渣特性和灰渣釩浸出特性進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，循環(huán)流化床對石煤中的釩礦物具有良好的焙燒氧化作用

3、：焙燒產(chǎn)物以飛灰為主，占70％左右且V2O5的含量為1.38％，比石煤原樣提高了23.2％；在液固比2，硫酸濃度15％，浸出溫度90℃條件下，灰渣的V2O5浸出率接近70％。可以預(yù)見，敦煌石煤料球在實(shí)際循環(huán)流化床鍋爐中焙燒，氧化效果將會更好，能使灰渣的釩浸出率進(jìn)一步提高。
　　 對提釩殘?jiān)蜌饣以M(jìn)行物化特性分析。分析表明，提釩殘?jiān)蜌饣以幕瘜W(xué)成分以及礦物組成都與水泥生產(chǎn)中的粘土質(zhì)原料極為相近，而且含有大量的富氧礦物和微量

4、元素，活性很好，用來作生料配料可以促進(jìn)熟料的燒成；用來作水泥混合材，也有利于水泥的水化作用，對抗壓抗折強(qiáng)度的提高大有裨益。此外，氣化飛灰含碳量29.53％，發(fā)熱量可以達(dá)到8967kJ/kg，可以作為劣質(zhì)煤來提供熱量，應(yīng)用立窯水泥的配料，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。
　　 參考新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥煅燒工藝，對中間鹽法酸浸提釩殘?jiān)M(jìn)行生料配方設(shè)計(jì)，按照遞減試湊法配制了15個生料配方，然后分別在1250℃、1300℃、1350℃、1400℃和1

5、450℃五個溫度下進(jìn)行煅燒。通過對熟料進(jìn)行游離氧化鈣、XRD、SEM掃描電鏡的分析和靜漿抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)分析，并與廠熟料進(jìn)行對比，可以看到提釩殘?jiān)秃C石煤灰渣作水泥生料，熟料燒成溫度降低50℃，減少煅燒時間，降低水泥煅燒能耗，提高生料的易燒性，提高熟料質(zhì)量，所以使用提釩殘?jiān)秃C石煤灰渣配制水泥生料煅燒熟料完全可行，而且很有意義。
　　 參考立窯水泥煅燒工藝，對灰熔聚氣化爐飛灰作水泥生料進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。設(shè)定熟料率值KH=0.93～0

6、.95，SM=1.8～2.2，IM=1.1～1.5，根據(jù)飛灰與無煙煤的不同配比，以飛灰代粘土的不同替代率，按照解方程法配制了91個生料配方，這表明氣化飛灰可在一定生料率值范圍內(nèi)配制立窯水泥熟料煅燒工藝生料，且可較大幅度減少外配無煙煤，達(dá)到節(jié)能效果。
　　 對中間鹽法酸浸提釩殘?jiān)骰旌喜倪M(jìn)行了試驗(yàn)研究。分別按10％、15％、25％、30％、35％、40％和45％的質(zhì)量比，將提釩殘?jiān)蛷S石煤渣分別進(jìn)行單摻和對摻，對不同配料的水泥試驗(yàn)

7、樣品進(jìn)行物理檢驗(yàn)，結(jié)果表明：提釩殘?jiān)腔钚院芎玫乃嗷旌喜牟牧希徽搯螕竭€是和水泥廠石煤渣對摻，水泥安定性、凝結(jié)時間等性能指標(biāo)均符合復(fù)合硅酸鹽水泥要求，其強(qiáng)度均滿足32.5等級水泥強(qiáng)度要求，水泥性能指標(biāo)全部滿足GB175-2007之規(guī)定。而且提釩殘?jiān)?8d抗壓抗折強(qiáng)度均高出水泥廠石煤渣很多，使其有可能成為一種特殊的水泥混合材產(chǎn)品出售，這將大大提高其身價，從而大幅度提高石煤多聯(lián)產(chǎn)綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
　　 對二次焙燒殘?jiān)?/p>

8、作混合材進(jìn)行了試驗(yàn)研究。分別按10％、20％、30％和40％的質(zhì)量比，將提釩殘?jiān)?和廠石煤渣分別進(jìn)行單摻和對摻，對不同配料的水泥試驗(yàn)樣品進(jìn)行物理檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其水泥強(qiáng)度均滿足32.5R強(qiáng)度等級水泥要求，水泥性能指標(biāo)全部滿足GB175-2007之規(guī)定。R28的測定表明它是活性很好的水泥混合材材料。當(dāng)殘?jiān)鼡饺肓窟_(dá)到40％時，殘?jiān)械氖喑煞肿阋源嫱饧邮?，不僅使殘?jiān)玫酵耆?，還將降低水泥的石膏成本。
　　 最后，對灰熔聚氣化爐排渣