灰渣資源化綜合利用試驗研究.pdf

1、煤炭資源作為中國能源消費結構的主體，分布集中，北多南少，且灰分偏高，這就導致大量灰渣的排放。我國原煤資源相對貧乏的南方地區(qū)，卻具有較為豐富的低碳低熱值的石煤資源。但無論采用哪種工藝，石煤提釩后都會產生巨量的殘渣，大部分將堆放灰渣場，既占用土地，又污染環(huán)境。一方面，在水泥生產中，硅鋁質材料通常用粘土，但粘土反應活化能較高，導致水泥生產能耗很高，而且開采破壞植被，毀壞田地，導致許多發(fā)達國家已禁止使用粘土燒水泥。另一方面，水泥生產可以消耗大量

2、的灰渣，因此，灰渣用于水泥生產既可以節(jié)約資源，又能改善環(huán)境條件，這是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想的。
　　 為避免傳統石煤提釩工藝存在的釩回收率低、污染環(huán)境、規(guī)模小等問題，本文采用循環(huán)流化床鈣法焙燒工藝，以鈣基原料為添加劑的敦煌石煤料球為焙燒原料，在熱輸入功率為1MW循環(huán)流化床燃燒試驗臺上進行含釩石煤料球循環(huán)流化床焙燒提釩試驗研究，對燃燒后灰渣特性和灰渣釩浸出特性進行分析。試驗結果表明，循環(huán)流化床對石煤中的釩礦物具有良好的焙燒氧化作用

3、：焙燒產物以飛灰為主，占70％左右且V2O5的含量為1.38％，比石煤原樣提高了23.2％；在液固比2，硫酸濃度15％，浸出溫度90℃條件下，灰渣的V2O5浸出率接近70％?？梢灶A見，敦煌石煤料球在實際循環(huán)流化床鍋爐中焙燒，氧化效果將會更好，能使灰渣的釩浸出率進一步提高。
　　 對提釩殘渣和氣化灰渣進行物化特性分析。分析表明，提釩殘渣和氣化灰渣的化學成分以及礦物組成都與水泥生產中的粘土質原料極為相近，而且含有大量的富氧礦物和微量

4、元素，活性很好，用來作生料配料可以促進熟料的燒成；用來作水泥混合材，也有利于水泥的水化作用，對抗壓抗折強度的提高大有裨益。此外，氣化飛灰含碳量29.53％，發(fā)熱量可以達到8967kJ/kg，可以作為劣質煤來提供熱量，應用立窯水泥的配料，達到節(jié)約能耗的目的。
　　 參考新型干法回轉窯水泥煅燒工藝，對中間鹽法酸浸提釩殘渣進行生料配方設計，按照遞減試湊法配制了15個生料配方，然后分別在1250℃、1300℃、1350℃、1400℃和1

5、450℃五個溫度下進行煅燒。通過對熟料進行游離氧化鈣、XRD、SEM掃描電鏡的分析和靜漿抗壓強度試驗分析，并與廠熟料進行對比，可以看到提釩殘渣和含釩石煤灰渣作水泥生料，熟料燒成溫度降低50℃，減少煅燒時間，降低水泥煅燒能耗，提高生料的易燒性，提高熟料質量，所以使用提釩殘渣和含釩石煤灰渣配制水泥生料煅燒熟料完全可行，而且很有意義。
　　 參考立窯水泥煅燒工藝，對灰熔聚氣化爐飛灰作水泥生料進行配方設計。設定熟料率值KH=0.93～0

6、.95，SM=1.8～2.2，IM=1.1～1.5，根據飛灰與無煙煤的不同配比，以飛灰代粘土的不同替代率，按照解方程法配制了91個生料配方，這表明氣化飛灰可在一定生料率值范圍內配制立窯水泥熟料煅燒工藝生料，且可較大幅度減少外配無煙煤，達到節(jié)能效果。
　　 對中間鹽法酸浸提釩殘渣作混合材進行了試驗研究。分別按10％、15％、25％、30％、35％、40％和45％的質量比，將提釩殘渣和廠石煤渣分別進行單摻和對摻，對不同配料的水泥試驗

7、樣品進行物理檢驗，結果表明：提釩殘渣是活性很好的水泥混合材材料，不論單摻還是和水泥廠石煤渣對摻，水泥安定性、凝結時間等性能指標均符合復合硅酸鹽水泥要求，其強度均滿足32.5等級水泥強度要求，水泥性能指標全部滿足GB175-2007之規(guī)定。而且提釩殘渣28d抗壓抗折強度均高出水泥廠石煤渣很多，使其有可能成為一種特殊的水泥混合材產品出售，這將大大提高其身價，從而大幅度提高石煤多聯產綜合利用的經濟效益和環(huán)境效益。
　　 對二次焙燒殘渣

8、作混合材進行了試驗研究。分別按10％、20％、30％和40％的質量比，將提釩殘渣2和廠石煤渣分別進行單摻和對摻，對不同配料的水泥試驗樣品進行物理檢驗，發(fā)現其水泥強度均滿足32.5R強度等級水泥要求，水泥性能指標全部滿足GB175-2007之規(guī)定。R28的測定表明它是活性很好的水泥混合材材料。當殘渣摻入量達到40％時，殘渣中的石膏成分足以代替外加石膏，不僅使殘渣得到完全利用，還將降低水泥的石膏成本。
　　 最后，對灰熔聚氣化爐排渣