第十章 煤系固体废物的处理与利用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,固体废弃物处置技术,第十章 煤系固体废物的处理与利用,第一节 粉煤灰,第二节 煤矸石,第一节 粉煤灰,一、,粉煤灰的形成与排输,粉煤灰,:,燃煤电厂将煤磨细成,100u m,以下的细粉，用预热空气喷入炉膛悬浮燃烧,产生高温烟气，经由捕尘装置捕集，就得到粉煤灰，也叫飞灰；占灰渣总量的,80-90%;,底灰,:,少量煤粉粒子在燃烧过过程中，由于碰撞黏结成块，沉积于炉底，称为底灰。占灰渣总量,10,一,20,。,粉煤灰的组成,:,由玻璃体、内部结晶体、空心球体、碎片组成的外观相近，颗粒较细但并不均匀的多相混合物。,玻璃体,：,小液滴 冷却速度快,气压增大,煤粉,1300,熔融液滴,液滴膨胀,湍流,各种成分,低温段,球体,内部结晶体,：,大液滴 冷却速度慢,空心球体：,有气体夹裹,碎片：,冷却过快,煤粉,1300,熔融液滴,液滴膨胀,湍流,各种成分,低温段,球体,粉煤灰收集：,烟气除尘和底灰除渣两个系统。,干排,是将收集到的飞灰直接输入灰仓。,粉煤灰的排输：,分湿法和干法排输,湿排,是使粉煤灰通过管道和灰桨泵组成的排灰系统，用高压水力输送到贮灰场或江、河、湖、海。湿排又分灰渣分排和灰渣混排。,二、粉煤灰的组成,主要由母煤的化学组成和燃烧条件、温度决定，还受煤粉细度、收集、排灰方法的影响,总的来说，化学成分主要包括：,Sio,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,和未燃烧尽的碳,化学成分是评价粉煤灰质量的重要技术参数,粉煤灰的烧失量,可以反映锅炉燃烧状况，烧失量越高，粉煤灰质量越差。,Sio,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,的含量直接影响其作为建筑材料的优劣,我国燃煤电厂基本上是使用,烟煤,，粉煤灰中,caO,含量偏,低，属低钙灰，但,Al,2,O,3,含量一般比较高，烧失量也较高,高钙灰和低钙灰：,CaO,（）,含量高低，将其区分为高钙灰和低钙灰。,(,二,),粉煤灰的矿物组成,1,粉煤灰的矿物来源,母煤组成：铝硅酸盐类铝土矿和氧化硅、,黄铁矿,、赤铁矿、磁铁矿、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氮化物等矿物，而以铝硅酸盐类粘土矿（高岭土页岩矿形成偏高岭土,Al,2,O,3,Sio,2,）和氧化硅为主。,2,粉煤灰的主要矿物组分,无定形相,结晶相,玻璃体,未燃尽的碳粒,50,一,80,，,化学内能,化学活性,莫来石、石英、云以、长石等,、矿物组分对粉煤灰性质的影响,低钙粉煤灰,的活性主要取决于,无定形玻璃相矿物,所以，从矿物组分来说，低钙灰的玻璃体含量越,高，粉煤灰的化学活性越好。,高钙粉煤灰,中富钙玻璃体含量多，且又有较多的氧化钙结晶和水泥熟料的一些矿物结晶组分而高钙粉煤灰的化学活性均高于低钙灰，这表明，高钙灰的性质既与,玻璃相有关，又与结晶相有关。,（三,),粉煤灰的颗粒组成,粉煤灰是由各种大小不一，形貌各异的颗粒组成的。,1,球形颗粒,球形颗粗大而光滑，有的圆球上还嵌有前面提到的晶体，我国粉煤灰中，此类颗粒含量由,-,不等，粒径变化大（几几十,um,），比重和容重均大，在水中下沉，也称,“沉珠”。,“沉珠”,依其化学成分，可以分为富钙玻璃微珠和富铁玻璃微珠。前者富集氧化钙，化学活性好；后者富集了氧化铁，具有磁性，,叫做“磁珠”。,2,不规则多孔颗粒,不规则多孔颗粒包括多孔碳粒和多孔铝硅玻璃体,(1,）多孔炭粒：有的呈球状，有的为碎屑，属惰性组分，比重和容重均小，粒径和比表面积均大，对其性能有不良影响。,(2),多孔铝硅玻璃体；富有含氧化硅、氧化铝是粉煤灰中含量最多的颗粒（达,70,以上）。,（开放性孔穴；表面蜂窝状；,封闭孔穴，内部蜂窝状“漂珠”）,关于“漂珠”,占粉煤灰体积的，重量,-,，是一种多功能的新材料。,漂珠,内封闭气体形成的最佳温度度，氧化铁含量关系到,漂珠,的数量（），冷却速度不能过快。,（,优良的母煤、燃烧温度、冷却速度,）,（）碎片：结晶矿物颗粒碎片、玻璃体碎片、碎屑状碳粒,三、粉煤灰的物理性质和品质指标,、外观、颜色,外观像水泥，由乳白到灰黑不等（碳）,、比重、容重,低钙灰比重,.,-,.,；高钙灰比重,.,-,.,粉煤灰的松散干容重变化范阴为,600,一,1000kg,m,。，压实容重为,13001600kg,m,。,3,、细度,粉煤灰的颗粒粒径极限为,0.5-300um,。大部分在,um,以下,我国规定以,45um,筛余百分数为细度指标,4,需水量比,在水泥或混凝土中掺入粉煤灰，一般可以降低水泥或混凝土的用水量，这是粉煤灰的一个明显的优越性。含碳量较高的粉煤灰，则又会明显地增加用水量。这个用水量称作粉煤灰的需水量。,一般情况下，低需水量的粉煤灰测定值为,2230,，中等需水量为,30,一,40,，高需水量可达,50,一,60,。,(,二,),粉煤灰的品质指标分级,近年来，国内外提出许多有关粉煤灰的分级方法，其依据各,不相同。我国,1991,年,10,月,1,日起开始施行的,粉煤灰混凝土应用技术规范,(G,14690),规定了考核粉煤灰品质的三个等级四项指标，见表,103,。,四、粉煤灰的活性,、,粉煤灰的活性概念,粉煤灰的活性也叫,“火山灰活性”,。火山灰活性是指火山灰、凝灰岩、浮石、硅藻土等天然火山灰类物质所具有的这样一些性能：,其成分中以,Si0,2,和,A1,O,为主,(758,),，且含有相当多的玻璃体或其他无定形物质；,其本身无水硬性；,在潮湿环境，能与,Ca(OH,),等发生反应，生成一系列水化产物,凝胶；,上述水化产物不论在空气中，还是在水中都能硬化产生明显的强度。,(,二,),粉煤灰活性的激发,粉煤灰的活性是潜在的，需用激发剂激发，才能发挥出来,1,、以石灰和石膏作激发剂的蒸汽养护方法,2,以石灰和水泥为激发剂的蒸压养护方法,3,以水泥熟料和石膏为激发剂的常温激发方法,(,三,),粉煤灰活性的评定,1,石灰吸收法,此法是将定量粉煤灰浸泡在石灰的饱和溶液内，测定每克粉煤灰在一定时间内的石灰吸收值。通常，石灰吸收值越大，粉煤灰活性越好。,适用于,低碳细灰但对密实度高、比表面积小的,粉煤灰颗粒（物理吸附、,化学吸附,）不适用,2,溶出度试验法,此法主要是用酸或碱处理粉煤灰，将其中可溶,Sio,2,和,Al,2,O,3,溶出，并测定其溶出量，作为评定粉煤灰活性的指标。通常，可溶物越多，扮煤灰活性越好。,3,砂浆强度试验法,此法是在粉煤灰中掺入一定比例的石灰或水泥熟料，磨细到一定比表面积，配成石灰或水泥砂桨，做成一定尺寸试件、测定试件强度或与对比试件的强度比较，作为衡量粉煤灰,活性,的指标。,操作简单,活性,是反映粉煤灰性能的主要指标,五、粉煤灰做建筑材料,在建筑材料方面的利用，,主要是配制粉煤灰水泥、粉,煤灰混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等。,(,一,),粉煤灰水泥,1,粉煤灰水泥定义反其质量等级,凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，加入适量石膏磨细制成的水硬胶凝材料，称为粉煤灰水泥。也叫做粉煤灰硅酸盐水泥,(2),粉煤灰水泥的质量等级,2,几种粉煤灰水泥,(1),用粉煤灰生产的“普通硅酸盐水泥”,以硅酸盐水泥熟料为主，掺入,15,粉煤灰磨制而成，其性能与用等量的其他混合料掺配成的普通硅酸盐水泥无太大差异，统称普通硅酸盐水泥。,(2),矿渣硅酸盐水泥,是用硅酸盐水泥熟料与高炉水淬渣按一定配比掺配磨制成,掺入,15,粉煤灰代替部分高炉水淬渣,(3),粉煤灰硅酸盐水泥,以硅酸盐水泥熟料为主，加入,-,粉煤灰和石膏制成,(,二,),粉煤灰混凝土,混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料，砂、石等为骨料，加水拌和而成的构筑材料。粉煤灰混凝土是用粉煤灰取代部分水泥拌和而成的混凝土。,1,粉煤灰在混凝土中的基本效应,形态效应、活性效应和微集料效应,(1),形态效应：,该效应泛指粉煤灰中各种矿物颗粒所具有的物理性状在混凝土所产生的减水作用、致密作用、均质化作用等。,(2),活性效应：该效应是指粉煤灰中的活性成分所产生的化学效应。,(3),微集料效应；该效应是指粉煤灰中的微细,(,30um),颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中因而具有微细集料的优良性能,微珠本身强度高，有的达,700MPa,以土，,微细集料使水泥浆体的结构强度增强；,微粒在水泥浆体中分散状态良好，有助于新拌混凝土和硬化混轻土均匀性的改善和孔隙的充填。,2,粉煤灰混凝土的性能,（,1),和易性,(2),强度,(3),水化热,(4),耐久性抗渗、抗侵蚀抗冻差,(5),干缩率干缩率小、抗拉强度高可提高制品的干缩抗裂性能,(6)“,碳化作用”,Ca(OH),2,+CO,2,CaCO,3,六、粉煤灰的农业利用,粉煤灰农用包括改良土壤和制备化肥,(,一）粉煤灰的改土与增产作用,1,粉煤灰的孔度与土壤性能的关系,2,施灰对土壤机械组成的影响,疏松土壤改良盐碱地,3,粉煤灰对土层温度的影响,4,粉煤灰的增产作用,(,二,),粉煤灰肥料,1,粉煤灰硅钾肥,2,粉煤灰钙钾肥,3,粉煤灰磁化肥,4,粉煤灰磷肥,