褐煤粉煤灰綜合利用前景分析

袁麗偉 王穎

(錫林郭勒職業(yè)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000)

褐煤粉煤灰綜合利用前景分析

袁麗偉 王穎

(錫林郭勒職業(yè)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000)

內(nèi)蒙古錫盟地區(qū)褐煤儲量占全國首位是內(nèi)蒙古能源重地。是西電東輸煤電一體的主要地區(qū)。大量粉煤灰生產(chǎn)無法被完全利用將是其未來面臨的主要難題。本文對錫盟地區(qū)褐煤粉煤灰進行理化分析，根據(jù)其特性對褐煤粉煤灰的未來應(yīng)用及研究途徑進行分析，得出褐煤粉煤灰適合在建筑、農(nóng)業(yè)、化工、環(huán)保行業(yè)深入利用的結(jié)論。

褐煤粉煤灰；理化分析；用途。

褐煤，也稱“柴煤”煤化程度較低，屬于泥炭經(jīng)過巖層作用而形成的腐殖煤。褐煤具有高水分、易揮發(fā)、低密度和中低熱量的特性。在錫林郭勒盟，褐煤的存儲量占到的全國的首位。目前錫盟地區(qū)褐煤利用主要有煤電一體，褐煤提質(zhì)，貴金屬提取等。預(yù)計到2018年，錫盟地區(qū)未來將年產(chǎn)3000萬噸粉煤灰。粉煤灰也叫飛灰、是高溫燃燒煤粉后形成的一種混合材料，性質(zhì)類似于火山灰質(zhì)。是由超臨界鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生由旋風(fēng)分離器捕及到的細灰。褐煤粉煤灰大概每燃燒三噸燃煤可以產(chǎn)生一噸粉煤灰[1]。

1 褐煤粉煤灰的性質(zhì)

(1)粉煤灰的組成 粉煤灰的礦相組成可分為無定形相和結(jié)晶相兩部分。粉煤灰屬于火山類物質(zhì)，其化學(xué)組成主要是SiO2和Al2O3，二者之和可達到70%以上。此外還有Fe2O3、Na2O、TiO2、K2O、SO3、MgO、MnO和CaO等。其中無定形相主要為玻璃體，具備較好的化學(xué)活性，主要是含硅的化合物。結(jié)晶相主要是莫來石、磁鐵礦、石英等。其組成和含量取決于煤粉的成分及燃燒程度。其中煤粉爐能夠形成莫來石、石英等成分。若鍋爐溫度低，則其中含有的硅、鋁化合物的結(jié)合形式有變化。

(2)褐煤粉煤灰組成 錫盟地區(qū)采用褐煤，選用錫盟地區(qū)兩個煤電企業(yè)的粉煤灰進行研究，其均采用循環(huán)流化床鍋爐，對其礦相組成及化學(xué)成分進行分析，得出以下結(jié)論：

表1 褐煤粉煤灰的化學(xué)組成

采用X衍射分析儀對兩種通過定量得到粉煤灰的礦相組成為：

表2 褐煤粉煤灰中礦相組成及含量

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，錫盟地區(qū)采用褐煤的循環(huán)流化床鍋爐中產(chǎn)生了較高含量的莫來石組分，并且錫盟地區(qū)褐煤中含鋁量適中。

2 褐煤粉煤灰利用途徑

(1)建筑行業(yè) 中國粉煤灰綜合利用最早用于生產(chǎn)建筑材料，主要利用途徑有配制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰燒結(jié)磚、粉煤灰磚砌塊。褐煤含硅量較大，且伴生的煤矸石量較大，故褐煤粉煤灰適合用于合成粉煤灰磚塊、尤其適合配制水泥和混凝土。未來建筑行業(yè)仍然是利用粉煤灰的主要途徑。錫盟地區(qū)有沙漠地貌，可以使用錫盟地區(qū)沙漠飛沙來配制輕質(zhì)砂漿，燃煤脫硫石膏做建筑材料在錫盟地區(qū)將成為主要途徑。

（2）農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 褐煤粉煤灰中含有多種微量元素及礦物質(zhì)，適合制作化肥及土壤改良劑。目前已經(jīng)進行土壤改良劑的中試工作。但褐煤中含鈣量變化較大，若鈣量過高，則需要降低含鈣量才能制作合格的土壤改良劑，否則易造成土壤板結(jié)。

（3）化工中的應(yīng)用 粉煤灰中還有一些貴金屬如鍺，錫盟地區(qū)從褐煤爐渣中提取鍺，年產(chǎn)30萬噸鍺的項目已完全建成投產(chǎn)。除此之外，還可以提取褐煤粉煤灰中的游離SiO2，制取分子篩處理劣質(zhì)高氮油類。粉煤灰還可以作為填料運用于塑料、橡膠等行業(yè)，通過處理改變其力學(xué)性能和相容性，用來制作家具等高附加值產(chǎn)物，產(chǎn)業(yè)前景良好。

（4）環(huán)保應(yīng)用 粉煤灰本身能直接吸附廢水中的固體顆粒物，目前用粉煤灰采用濾柱法，直接加入法等實現(xiàn)廢水處理，水處理費用較低。但目前處理存在處理后分離難的問題制約了粉煤灰直接用作廢水處理[2]。

（5）粉煤灰合成絮凝劑 粉煤灰中含有大量的Si、Al、Fe，而這三種元素是合成無機絮凝劑的有效組分，如何提取粉煤灰中的Si、Al元素是合成絮凝劑的重點步驟。有實驗表明可以采用堿金屬鹽或堿土金屬鹽作為助溶劑打開硅鋁結(jié)合的莫來石，幫助提取粉煤灰中的有效元素。粉煤灰制備的絮凝劑，能夠有效降低污染水體中的濁度和色度，處理的領(lǐng)域有：造紙廢水、焦化廢水、煤化工污水、含砷、磷廢水等，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

目前錫盟地區(qū)粉煤灰作為一種資源化利用，較為合適的途徑是大量粉煤灰通過建筑行業(yè)應(yīng)用，部分粉煤灰制作土壤改良劑及水處理劑為當(dāng)?shù)胤?wù)。如何利用粉煤灰仍將是長期制約錫盟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重問題，而粉煤灰作為一種資源，如果合理利用，也將是一筆寶貴的財富。

[1]彭敏.粉煤灰的形貌、組成分析及其應(yīng)用[D].湘潭:湘潭大學(xué)碩士論文,2004.

[2]張建平.粉煤灰處理廢水機理及應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用,1996,14(4):33-35.

袁麗偉(1984- )，內(nèi)蒙古錫林浩特人，碩士，研究方向煤化工三廢處理。

錫林郭勒職業(yè)學(xué)院科研項目《褐煤粉煤灰制煤化工污水絮凝劑可行性研究》ZD201502資金支持。