炉底渣磨细优化其品质的试验.pdf

固 废 处 理 炉底渣磨细优化其品质的试验 余锦龙 翟建平 李 琴 盛广宏 南京大学污染控制与资源化国家重点实验室 南京大学环境工程系, 江苏 210093 摘要 以浙江长兴电厂所排的炉底渣为例, 通过磨细将其加工成相当于国标Ⅱ级粉煤灰的产品。 试验结果表明 长兴 电厂炉底渣的化学成分以 SiO2与Al2O3较高为特征, 物相以玻璃体占绝对优势, 微量元素和放射性元素含量均在国标 规定的安全范围内; 磨细炉底渣的 45 μ m 筛余量控制在 10左右时其品质为最优; 磨细炉底渣的火山灰活性要优于磨 细Ⅱ级粉煤灰的。 关键词 炉底渣 磨细工艺 综合利用 0 前言 近年来,我国东南沿海经济发达地区的粉煤灰综 合利用形势很好 ,如苏 、浙和沪等地的干排粉煤灰甚 至出现供不应求的局面, 然而在这些地区占燃煤电厂 所排灰渣 20 左右的炉底渣的综合利用仍然未受到 应有的重视。目前, 国内外对于炉底渣综合利用的研 究也较少 ,90以上的炉底渣仍然是灰场堆埋, 占用 大量的土地。国内有少量的炉底渣作为建筑材料中 的粗集料或细骨料使用 [ 1-2] ,以取代河砂或碎石 ,国外 则主要是将其作为道路的路堤和基层, 这些利用方式 的经济效益不高 。 目前东南沿海经济发达地区的优质粉煤灰及水 泥活性混合材料的市场需求远得不到满足,如果能将 电厂的炉底渣磨细优化其品质 ,将其加工成相当于国 标Ⅱ级粉煤灰的产品 ,不仅能够解决其存贮占地及其 它环境问题,还会带来明显的经济效益。因此 ,本试 验以浙江长兴燃煤电厂的炉底渣为例, 进行了磨细优 化其品质的试验研究 。 浙江长兴电厂锅炉属亚临界煤粉炉 ,燃烧温度 1 200 ℃, 炉底渣在高温熔融状态下经过水淬处理后 通过刮板捞渣机连续捞出, 再经碎渣机破碎 ,然后用 输渣皮带机输送至贮渣仓, 用卡车运往灰渣场堆放。 本次试验所用的样品取自长兴电厂两个锅炉所排的 湿炉底渣样,编号为 1 、 2 ,烘干备用 。 1 炉底渣的理化特性 1. 1 化学成分 采用 ARL-9800 型 X 射线荧光光谱仪 XRFS 对 长兴电厂炉底渣进行常量化学成分分析 ,分析结果表 明 见表 1 , 炉底渣的 SiO2、 Al2O3和 Fe2O3的总和都 超过了85,而 CaO 含量均 45 μ m的颗粒较有效 。实验 表明 ,通过标准球磨机 如本次研究所采用的 粉磨物 料,要将进料中 45 μ m的颗粒, 导致了粉磨初期磨细出料的细 度下降较明显 , 随着粉磨时间增加, 粉磨进料中 45 μ m 的颗粒变少,粉磨出料的细度下降也就变得缓 慢。也就是说, 通过磨细工艺控制磨细出料的细度, 受到一定的限制。因此, 在实际工程中 , 根据设计目 标和要求, 可按最佳粉磨时间控制磨细炉底渣的细 度,否则, 将浪费能源 ,也不会带来最佳效果。 图 3 长兴电厂炉底渣不同粉磨时间出料的粒径分布直方图 3. 2 颗粒形貌 利用南京大学现代分析中心的扫描电子显微镜 对长兴电厂磨细炉底渣的形貌进行了分析 图 2 。 从图中可以看出 ,磨细炉底渣基本上以不规则颗粒为 主,多呈薄片状 。 3. 3 火山灰活性 评定材料的火山灰活性有多种方法, 如维卡法 石灰吸收值法 、 强度法和酸碱溶出法等 。本次研究 采用强度法, 以纯水泥砂浆为基准样, 依据 GB1596- 2005 所规定的“抗折、抗压强度”测定活性的方法,测 定了长兴电厂磨细炉底渣及磨细粉煤灰的火山灰活 性,这种方法能直接反映被测物对水泥基材料强度的 贡献 , 是目前国内外公认的较好方法 。测定结果见 表5。 其中磨细Ⅱ 级粉煤灰由长兴电厂统灰粉磨15 min 得到,45 μ m筛余量为 9. 27,与2 3细度相近。 表 5 掺有长兴电厂磨细炉底渣及磨细粉煤灰 的水泥胶砂不同龄期强度 样号 抗折 强度 MPa 3 d 强度 MPa 抗压强度 比 抗折 强度 MPa 28 d 强度 MPa 抗压强度 比 基准样7 . 4247 . 5 100 9. 4165 . 8 100 214 . 4223 . 1 496. 9639 . 6 60 224 . 5824 . 6 527. 2343 . 4 66 234 . 8227 . 9 597. 1543 . 1 65 24 5 . 4229 . 9 637. 5645 . 6 69 磨细Ⅱ级粉煤灰4 . 7924 . 3 517. 1242 . 1 64 测定结果表明 表 5 ,掺有磨细炉底渣的水泥胶 砂3 d的抗折 、抗压强度随着炉底渣细度的减小而增 加; 而不同细度炉底渣的28 d抗折 、抗压强度的差异 变小 。磨细炉底渣的3 d抗压强度明显优于磨细Ⅱ级 灰的 ,表明其早强效果较好; 随着养护龄期的增长 ,磨 细炉底渣与磨细 Ⅱ级粉煤灰强度的差距变小 ,但28 d 时磨细渣的抗折和抗压强度均仍然略高于磨细 Ⅱ级 粉煤灰的 细度相近时 。 4 结论 1 长兴电厂炉底渣的化学成分以 SiO2与 Al2O3 较高为特征 ; 物相以玻璃体占绝对优势 , 结晶相物质 含量较低, 结晶矿物相以石英 、 莫来石为主,另外还含 有少量的赤铁矿 ; 微量元素和放射性元素含量均在国 标规定的限定范围内 。 2 若长兴电厂炉底渣通过磨细优化其品质的目 标定位于生产相当Ⅱ级粉煤灰的磨细炉底渣 ,那么在 标准试验磨和入磨量为5 kg的条件下 ,粉磨时间约为 30 min, 45 μ m筛余量控制在 10 左右 ,即可达到预期 目标 。 3 随着粉磨时间增加 ,磨细炉底渣出料中介于 20～ 45 μ m的颗粒含量几乎不变, 而45 μ m的颗粒的 含量逐渐降低并导致 45 μ m的颗粒较有效; 磨细炉底渣 基本上以不规则颗粒为主 ,多呈薄片状。 4 磨细炉底渣与磨细 Ⅱ级粉煤灰的火山灰性能 对比试验表明, 磨细炉底渣的早强要明显优于磨细 Ⅱ 级粉煤灰的 ,28 d的强度也仍然略高于磨细 Ⅱ级粉煤 灰的 ,即磨细炉底渣的火山灰活性要优于磨细 Ⅱ级粉 煤灰 。 5 将长兴电厂的炉底渣通过磨细优化其品质, 拓宽其综合利用的途径, 并期望获得较好的经济、环 境和社会效益, 这在技术上是可行的 。 参考文献 [ 1] 王敏. 炉底渣小型空心砌块. 砖瓦, 2003,6 46 -47. 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Cement andConcrete Research, 1998, 28 9 1217 -1222. 下转第 55 页 52 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 了发展速度,利用废渣盐石膏代替天然石膏制作石膏 条板, 使这种墙体材料的成本大幅度下降 ,从而为推 广使用这种新型建材做出了贡献。既处理了有害工 业废渣,解决了排渣企业的难题,又保护了生态环境, 社会效益显著。 3. 2 经济效益分析 [ 3] 盐石膏制做的石膏空心条板与天然石膏空心条 板比较 ,不仅板材的强度高而且成本低 , 这就极大地 提高了其市场竞争能力, 对其成本 、 建厂投资 、 利润等 方面的分析见表 6、表 7、 表 8。 表 6 盐石膏空心条板的成本分析 项目盐石膏粉 辅料电设备折旧 维修 人工工资 企管总计 成本 元m- 2 9 . 06 . 00. 300 . 840. 284. 00 . 821 . 22 备注 1m2用 0 . 06 t 1 m2耗电 0 . 3 k Wh 表 7 建厂总投资 项目设备土建不可预见费流动资金总计 投资额 万元8912815124 表 8 利润对比分析以 5 万m2/a 计 项目 盐石膏 空心条板 天然石膏 空心条板 成本 元m- 221. 2236 售价 元m- 2 3546 差额 元m- 2 13. 7810 税费 元m- 2 1. 5 利润 万元a - 1 68. 942. 5 表 6、7、8 分析对比可以看出 , 投资建年产 5 10 4 m 2的盐石膏空心条板厂 ,以售价低于天然石膏板 情况计算, 年利润近 70 万元, 2a 可以收回全部投资, 年处理 4 ～ 5 kt 废 渣, 节 约大 量堆 渣占 有土 地。 510 4 m 2的盐石膏空心条板代替实心粘土砖可免毁 烧砖取土约1 700 m 2 , 节约标准煤1. 5 kt以上 。 4 结论 我国海岸线长 ,沿海大中小型盐场较多, 盐石膏 的排放量很大。据考查估算, 山东省每年废渣盐石膏 排放量近150 kt , 相当于一个中型天然石膏矿的年产 量,沿海又是经济发展较快地区, 建筑行业对新型建 材的需求量很大 ,因此废渣盐石膏的开发利用, 不仅 是发展新型建材的需要, 而且对保护生态环境也起到 积极作用。 利用废渣盐石膏制作石膏空心条板的生产工艺 有如下特点 1 工艺合理简单易行 ,项目投资少, 管理方便; 2 洗涤水中不存在有害杂质,可直接排放 ,不会 对环境造成二次污染 ; 3 产品质量好,可替代天然石膏 ,继续开发系列 石膏建材制品。 参考文献 [ 1] GB9776 -88, 建筑石膏标准[ S] . [ 2] 印用嘉. 大学化学手册. 济南 山东科学技术出版社, 1985. [ 3] 董坚, 马铭杰, 张化. 磷石膏生产石膏空心板 砌块 可行性分 析. 山东建筑工程学院学报, 2000. 52 1 81 -85. [ 4] 马铭杰, 董坚, 张化. 海盐工业废渣的综合利用. 化工环保, 2001,21 5 282 -285. 作者通讯处 马铭杰 250014 山东济南和平路 47 号 山东建筑工 程学院环境工程系 2005- 12-31 收稿 上接第 52页 [ 7] Kraiwood Kiattikomol et al. A study of ground coarse fly ashes with different finenesses from various sources as pozzolanic materials. Cement and Concrete Composites, 2001, 23 335 -343 . [ 8] 阮燕, 吴定燕, 高琼英. 粉煤灰的颗粒组成与磨细灰的火山灰活 性. 粉煤灰综合利用,2001, 2 26 -28 . 作者通讯处 翟建平 210093 南京大学污染控制与国家重点实验 室南京大学环境工程系 2006- 01-11 收稿 55 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 THE PRIMARY STUDY ON CLEANING EQUIPMENTS FOR TREATING FLUE GASIN CERAMICS INDUSTRYPeng Shanjiang Su Wugen 45 Abstract Technology scheme and flow associated with the composition of cleaning equipments for treating flue gas from ceramics industry were compendiously presented. Cleaning equipments and technology possessed a highest removal in treating test of a ceramics plant, and the average concentration of SO2could be reduced from 568. 8 mg Nm3to 76. 2 mg Nm3, and that of soot simultaneously from 324. 6 mg Nm3to 122. 4mg Nm3. The average removal rate of SO2andsoot reached 86. 6and54. 6respectively, which are up to the second -order of“ Emission Standard of Air Pollutants for Industrial Kiln and Furnace” GB 9078 -1996. The results indicated that cleaning equipments and their technology resolved the write flue gas pollution and simultaneously achieved a preferable desulphurization and dust collecting effects in treating flue gas of ceramics industry. Keywords flue gas, treatment and ceramics industry THE DESIGN OF DUST CATCHER SYSTEM FOR PRODUCTION WORKSHOP OF CARBON FACTORYLiu Zhangxian LuoLingxian Yang Jiawen 47 Abstract Through project instance of dust catcher for the production workshop of a carbon factory, it was expatiated the design scheme of pollulants control of the integrating system of fast melt of pitch, separating dust hoods centralized bag collectors as well as multi-tube stativ precipitatorsfor roasters, which would be used for the processes of melting, crushing , mixing and roasting a pitch. The results showed that the project could let all the pollutantsfrom the workshop meet the emission standards. This project explored a feasible route of dustproof and dedusting in the small sized carbon factory. Keywords carbon factory , dust, asphalt, control dust system and purification efficiency STUDY ONLEVIGATING BOTTOM ASH TO OPTIMIZE ITS QUALITY Yu Jinglong Zhai Jianping Li Qin et al 50 Abstract The bottom ash drained off from Changxing power plant was presumed upon levigating to national class Ⅱ fly ash. The results show that SiO2and Al2O3are the main chemical compositions and the main mineral phase is vitreous body . The trace elements and radioelements are under the limit of national standard. The properties of bottom ash are the best as the residual on sieve 45 μ m remainder is almost 10. The pozzolanic activities of bottom ash are better than those of the levigated class Ⅱ fly ash. Keywords bottom ash, levigating process and utilization STUDY ON USING SALT GYPSUM FROM SEA SALT INDUSTRY TO PRODUCE LIGHT WALL MATERIALMa Mingjie Zhu Li 53 Abstract It has been researched that the salt gypsum as a waste residue from sea salt industry can be used as a raw material to produce a kind of hollow batten as light wall materials by some processes. This product cost can be reduced greatly by applying modified processes and raw materials as compared to natural gypsum batten. The kind of hollow battenwhose perance indicatorsmeet the national standards can replace the product made of natural gypsum. Keywords waste residue, salt gypsum,wall materials and eco-environment REUSE OF MSWI FLY ASH IN MAKING OF GLAZED TILE Zhang Haiying Zhao Youcai Qi Jingyu 56 Abstract MSWI fly ash was used to make glazed tile based on analysis of its characterization, together with red argil and cylinder sand. Besides, influence of fly ash on perance and microstructure of glazed tile as well as its environmental risk were studied. It is found that major chemical constitution of fly ash is CaO, SiO2and Al2O3, featuring an SiO2-Al2O3-metal oxides system, which can be used as the raw material of glazed tile. When 20fly ash is used, glazed tile presents nice perances compression strength being 19. 2 MPa, water -absorption rate being 7. 2, presentation quality standing in the grade one category . In addition, leaching, in accordance with the HVEP standard, from glazed tile, of As, Pb, Ni, Cr, Cu, Hg and Cd can t be detected, and that of Zn is reduced to 1. 4, in comparison with fly ash. While, leaching, in accordance with the ALT standard, from glazed tile, of As, Pb, Ni, Cr, Cu and Zn is reduced respectively to 5. 6, 0 . 1, 6. 7, 5. 8, 5. 6 and 2 . 9, compared with fly ash, and that of Hg and Cd can t be detected. Keywords MSWI fly ash, glazed tile, environmental risk analysis, perance andmicrostructure APPLICATION OF WET CRUSHING IN REUTILIZATION OF DISCARDED PRINTED CIRCUIT BOARDSZhang Hongjian Zhao Yuemin Wang Quanqiang et al 60 Abstract Based on components and crushing characteristics of non -metal composition of the discarded printed circuit boards PCBs, secondary pollution problem produced by dry crushing is validated and studied with thermogravimetry -infrared deterctor and wet crushing is providedto solve this problem. From the comparison between experimental results of dry crushing and wet crushing , it can be observed that cumulative yield of each particle size fraction of wet crushing has a change, but the distribution characteristics of particle is not changed, and the productivity of coarse particleswith the size larger than -52 mm and superfine materials with the size less than 0. 045 mm are obviously increased. Finally, the reasons of the difference are analyzed. 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 5,Oct. , 2006