電廠粉煤灰脫炭工藝的研究

吉 俊，賀明禮，周念鑫

（湖南第一工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種粘土類(lèi)的火山灰質(zhì)細(xì)粒分散狀殘余物，主要用于水泥、混凝土、砂漿作摻和料。隨著我國(guó)商品混凝土的發(fā)展，對(duì)粉煤灰質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)，為了安全有效地利用粉煤灰，國(guó)家頒布了《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的新標(biāo)準(zhǔn)（GB1596-2005），對(duì)粉煤灰的質(zhì)量等級(jí)有嚴(yán)格的控制。

在我國(guó)，電廠燃煤鍋爐受運(yùn)行條件、煤種、煤質(zhì)的影響，致使煤炭燃燒不充分，粉煤灰中未燃盡的碳含量一般波動(dòng)于8%～25%之間，碳含量高影響了粉煤灰利用的價(jià)值。來(lái)賓電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙道氣經(jīng)文丘里麻石水膜除塵器除塵后以粉煤灰廢水的形式排至灰場(chǎng)。不僅占用了土地污染環(huán)境，也是一種資源的浪費(fèi)。因此，對(duì)粉煤灰進(jìn)行脫炭處理綜合利用，不僅回收優(yōu)質(zhì)粉煤灰，資源得到再生，也是典型的綠色環(huán)保項(xiàng)目。

1 粉煤灰性質(zhì)

來(lái)賓電廠粉煤灰的成分分析見(jiàn)表1。

表1 粉煤灰成分分析

從表1中可以看出原灰含水量較高，達(dá)到23.21%，適宜采用濕法分選；原灰的燒失量為16.86%，含碳量高必須采取脫炭措施。因此，實(shí)驗(yàn)采用浮選法對(duì)粉煤灰進(jìn)行脫炭試驗(yàn)研究。

2 分選工藝流程

分選工藝流程見(jiàn)圖1，浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 分選工藝流程

表2 浮選試驗(yàn)結(jié)果

原灰經(jīng)濕法篩分后，+0.5 mm 篩上物排棄，-0.5 mm 篩下物進(jìn)入浮選作業(yè)，經(jīng)一段粗選、二段精選后，浮選精礦經(jīng)脫水后做為精炭粉，其燒失量達(dá)到50.75%，可用于工業(yè)生產(chǎn)燃料或民用燃料。浮選尾礦經(jīng)濃縮、脫水、干燥后得到粉煤灰，其燒失量為4%，為得到I級(jí)粉煤灰，還需對(duì)其中粗顆粒進(jìn)行磨礦，使+0.045 mm 的含量不大于12%，以符合國(guó)家I級(jí)粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)。

3 關(guān)鍵設(shè)備的選型

3.1 浮選設(shè)備的選型

浮選系統(tǒng)采用2臺(tái)微泡浮選機(jī)串聯(lián)工藝，一段粗選、二段精選。微泡浮選機(jī)改變了機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的充氣方式，機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的充氣方式為流體混合經(jīng)歷了將大氣泡破碎成小氣泡乃至臨界氣泡的過(guò)程；而微泡浮選機(jī)充氣方式是射流成泡，先將液體變成分散相，隨著壓力的增大逐步變成連續(xù)相，氣體則由開(kāi)始的連續(xù)相逐步分散成微泡，通過(guò)氣體充分分散直接形成穩(wěn)定存在的臨界氣泡，這是氣泡發(fā)生技術(shù)的一大改革。使得產(chǎn)生的氣泡小、氣泡數(shù)量多，氣泡群的總表面積大，氣泡與礦粒碰撞的幾率增大，浮選速度加快，礦化效果更好，浮選精礦回收率得到提高，則浮選尾礦的含碳量就得到有效的降低。

3.2 脫水設(shè)備的選型

粉煤灰顆粒呈多孔型蜂窩狀組織，比表面積較大，具有較高的吸附活性，顆粒的粒徑為0.5～300μm，并且珠壁具有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高達(dá)50%～80%，有很強(qiáng)的吸水性。兩種脫水設(shè)備試驗(yàn)比較結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 脫水設(shè)備試驗(yàn)比較結(jié)果

采用水平帶式真空過(guò)濾機(jī)處理粉煤灰漿料，利用其真空負(fù)壓吸力能夠有效的將粉煤灰孔隙間的水分脫去，降低了粉煤灰干料的含水量，含水量達(dá)到20%，有利于降低粉煤灰干燥的成本。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 生產(chǎn)成本估算

原灰成本25.00元／t；動(dòng)力消耗5.50 元／t（按照現(xiàn)行綜合電價(jià)0.8元／kwh及設(shè)計(jì)電耗計(jì)算）；人工工資及福利費(fèi)5.00元／t；折舊費(fèi)2.80元／t；其它費(fèi)用2.80元／t；烘干煤耗費(fèi)用30.50元／t（初水份≤20%，終水份≤1%時(shí)，煤耗為30～35kg標(biāo)煤／t粉煤灰干料）；合計(jì)成本71.60元／t。

4.2 產(chǎn)品銷(xiāo)售估價(jià)

精炭粉售價(jià)按150 元／t計(jì)算；I級(jí)粉煤灰售價(jià)按70元／t計(jì)算；粗灰售價(jià)按40元／t計(jì)算。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

按年處理能力50 萬(wàn)t計(jì)，生產(chǎn)成本為71.60×50=3580萬(wàn)元；銷(xiāo)售收入為150×50×27.5%+70×50×72.5%×65.0%+40×50×72.5%×35.0%=4219.375萬(wàn)元；總效益為4219.375-3580=639.375萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

1）原灰燒失量為16.86%，采用浮選脫炭工藝，經(jīng)一段粗選、二段精選后，可得到燒失量為50.75%精炭粉和燒失量為4%的粉煤灰。粉煤灰的燒失量符合國(guó)家I級(jí)粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)。

2）通過(guò)對(duì)粉煤灰分選、脫水設(shè)備選型的比較，選擇出更適合粉煤灰脫炭脫水的設(shè)備，即微泡浮選機(jī)及水平帶式真空過(guò)濾機(jī)。

3）對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益初步分析，年效益達(dá)到639.375 萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

〔1〕李 萍.粉煤灰浮選法脫炭的可行性研究.煤炭加工與綜合利用，2008（4）.

〔2〕彭學(xué)文.利用加藥浮選工藝處理粉煤灰廢水.化工環(huán)保，2001（6）.