煤渣

煤渣

煤渣是工業固體廢物的一種,火力發電廠、工業和民用鍋爐及其他設備燃煤排出的廢渣,又稱爐渣,主要成分是二氧化矽、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等。根據成分的不同,可用於製造水泥、磚和耐火材料等。有些可用於製取氧化鋁或提煉鎵、鍺等稀有金屬。18世紀就開始利用煤渣製造三合土,作為建築材料。20世紀以來,世界各國都在進行煤渣的綜合利用,日本、丹麥等國煤渣已全部得到利用。

基本信息

化學成分

工業固體廢物的一種,火力發電廠、工業和民用鍋爐及其他設備燃煤排出的廢渣,又稱爐渣。煤渣的化學成分為SiO240~50%、Al2O330~35%、Fe2O34~20%、CaO1~5%及少量鎂、硫、碳等。其礦物組成主要有:鈣長石、石英、 莫來石、 磁鐵礦和黃鐵礦、大量的含矽玻璃體(Al2O3·2SiO2)和活性SiO2、活性Al2O3以及少量的未燃煤等。煤渣棄置堆積,不僅占用土地,放出含硫氣體污染大氣,危害環境,甚至會自燃起火。

主要用途

18世紀就開始利用煤渣製造三合土,作為建築材料。20世紀以來,世界各國都在進行煤渣的綜合利用,日本、丹麥等國煤渣已全部得到利用。煤渣的主要用途是製作建築材料,如:
① 製造砌築砂漿和牆體材料:以煤渣細粒為主(約占2/3),摻入適量粉煤灰(1/3左右),另外再加10%左右石灰,3%左右石膏,或加5~10%水泥,拌合後製成砌築砂漿。也可用輪碾機濕碾成砂漿,再利用成型機製成標準磚、空心磚和小型砌塊。還可震搗成型,製成大、中型實心或空心的砌塊,大型牆板等。這些成型後的製品,在蒸汽養護室內經過升溫2~3小時,達到100℃,在蒸汽養護中保持恆溫8小時左右,再用2~3小時徐徐降至常溫,可製成各種牆體材料。其抗壓、抗折、抗凍等各項物理-力學性能均能符合工業和民用牆體結構要求。
② 作水泥混合材料:煤渣為燒結火山灰質材料,磨細後仍具有水硬膠凝性能,可同水泥熟料、水泥或同石灰和石膏等配製加工成少熟料或無熟料的水泥,其強度可達225~325號。煤渣作為水泥混合材料,一般摻量控制在30%左右。
③ 作輕混凝土骨料:一般鍋爐煤渣或火力發電廠水淬液態渣經破碎、調整級配後,可作輕混凝土骨料,配製容重低於1800公斤/米3 的輕混凝土。還可作瀝青混凝土骨料。
將煤渣和石灰按3:1的比例混合,可作為屋面保溫或室內地基材料。煤渣還可作築路材料、噴砂用砂等。
從煤渣中可回收能源。煤渣含碳,可以破碎成粒度為3毫米以下的顆粒,用來燒制粘土磚,可節省燃料。含碳量高的,也可摻入煤炭中使用。
近年來,中國在利用火力發電廠的液態渣方面取得成就。採用增鈣技術,使液態渣中的氧化鈣含量增加到30%左右,從而大大提高煤渣的水硬膠凝活性,其成分和性質接近酸性高爐水渣,成為水泥和牆體材料的優質原料。增鈣工藝有兩種:一種是將石灰石摻入煤中,磨成粉,一起燃燒;另一種是將石灰石破碎成粒度為3~8毫米的碎屑,隨鍋爐二次風,噴入液態渣中,利用渣溫熔入,不參加燃燒過程。鈣增加後可吸收煤中的硫,生成硫化鈣,成為渣中的活性組分,並且可以減少排入大氣的二氧化硫。液態渣可採用水淬工藝,由原來排放85%粉煤灰和15%液態渣,改為排放85%液態渣和15%粉煤灰,因而減輕了除塵負荷,也減輕了粉煤灰堆存的困難,而且淬後水可循環利用,節約水資源和費用。增鈣液態渣工藝與煤粉爐排灰工藝相比,渣的利用價值高,節約用水,減少二氧化硫排放量,有利於環境保護,很有發展前途。但這種工藝需改用立式鏇風爐,並要求使用優質煤,目前還不能推廣。

發展現況

中國在利用火力發電廠的液態渣方面取得成就。採用增鈣技術,使液態渣中的氧化鈣含量增加到30%左右,從而大大提高煤渣的水硬膠凝活性,其成分和性質接近酸性高爐水渣,成為水泥和牆體材料的優質原料。增鈣工藝有兩種:一種是將石灰石摻入煤中,磨成粉,一起燃燒;另一種是將石灰石破碎成粒度為3~8毫米的碎屑,隨鍋爐二次風,噴入液態渣中,利用渣溫熔入,不參加燃燒過程。鈣增加後可吸收煤中的硫,生成硫化鈣,成為渣中的活性組分,並且可以減少排入大氣的二氧化硫。液態渣可採用水淬工藝,由原來排放85%粉煤灰和15%液態渣,改為排放85%液態渣和15%粉煤灰,因而減輕了除塵負荷,也減輕了粉煤灰堆存的困難,而且淬後水可循環利用,節約水資源和費用。增鈣液態渣工藝與煤粉爐排灰工藝相比,渣的利用價值高,節約用水,減少二氧化硫排放量,有利於環境保護,很有發展前途。但這種工藝需改用立式鏇風爐,並要求使用優質煤。

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