粉煤灰

　　物料介紹

　　由燃料(主要是煤)燃燒過程中排出的微小灰粒。其粒徑一般在1～100μm之間。又稱飛灰或煙灰。由燃料燃燒所產生煙氣灰分中的細微固體顆粒物。如燃煤電廠從煙道氣體中收集的細灰。粉煤灰是煤粉進入1300～1500℃的爐膛后，在懸浮燃燒條件下經受熱面吸熱后冷卻而形成的。由于表面張力作用，粉煤灰大部分呈球狀，表面光滑，微孔較小。一部分因在熔融狀態下互相碰撞而粘連，成為表面粗糙、棱角較多的蜂窩狀組合粒子。粉煤灰的化學組成與燃煤成分、煤粒粒度、鍋爐型式、燃燒情況及收集方式等有關。粉煤灰的排放量與燃煤中的灰分直接有關。據我國用煤情況，燃用1t煤約產生250～300kg粉煤灰。大量粉煤灰如不加控制或處理，會造成大氣污染，進入水體會淤塞河道，其中某些化學物質對生物和人體造成危害。

　　產生原理

　　粉煤灰是煤粉在高溫(1300～1500℃)中燃燒、冷卻而形成。大部分呈球狀，表面光滑，微孔較小。部分顆粒因熔融時粘連，表面粗糙、棱角多呈蜂窩狀組合粒子。一般指燃料燃燒所產生的煙道氣中的任何固體顆粒，有時也包括在水泥生產過程中懸浮在空氣中的顆粒狀物質。它的化學組成變化很大，與燃料類型、燃燒條件及集灰方式有關。例如：在燃燒煤的發電廠所得的飛灰中，除含有未燒盡的煤粒外，還含有大量硅、鐵、鋁、鈣、鎂、鈉、鉀、硫的氧化物以及各種微量元素。粉煤灰對大氣污染危害極大，必須采取設除塵裝置等措施予以除去。可用作處理污水的吸附劑或助濾劑。

　　物料危害

　　對國內四個不同的垃圾焚燒廠產生的粉煤灰進行物理及化學特性分析.四種粉煤灰在顆粒尺寸分布上有相似的規律,粉煤灰中重金屬的質量分數分析結果表明采用純垃圾焚燒的爐排爐粉煤灰中的質量分數高于摻煤混燒的流化床焚燒粉煤灰中的質量分數.隨著粉煤灰顆粒尺寸的減小,粉煤灰中重金屬的濃度呈現增加的趨勢.粉煤灰的滲濾特性表明,粉煤灰中Ca質量分數越高,粉煤灰的酸中合能力越強,且重金屬的滲出率受粉煤灰滲濾液的pH影響大,而在堿性滲濾條件下受粉煤灰中重金屬質量分數的影響小。 垃圾焚燒發電廠的焚燒粉煤灰進行粒徑分級毒性分析研究。主要研究了粒徑在35～1 000μm范圍內的粉煤灰的腐蝕性和短期浸出毒性,包括Cr、Cd、Mg、Pb、Mn、Fe、Cu、Zn、Ni、Co等重金屬,SO24-,Cl-,NO3--N和NO2--N,同時也研究了粉煤灰的物質組成和礦物特性。研究結果表明,所有粒徑粉煤灰的浸出液pH值在12.3～12.5之間,屬于有腐蝕性的危險廢物,重金屬Mg、Pb、Zn的浸出濃度最高,分別為168.78、53.94和86.40 mg/L。粉煤灰浸出液和含量最高分別達到8.87g/L和1.38 g/L,同時浸出液中測出一定量的硝態氮和亞硝態氮,證明粉煤灰吸附了垃圾焚燒過程中產生的氮氧化物氣體。另外,研究得出粉煤灰的基本組成元素為Ca、Si、Cl、K、Na、S、Al、Mg和Fe,而重金屬則以Zn、Pb、Mn、Cu、Cr等為主。礦物相主要為含硅和鈣的化合物及NaCl和KCl等氯化物。

　　對自然環境

　　應用能譜分析、灰熔點爐、XRD、壓汞儀等儀器手段對國內外8種垃圾焚燒粉煤灰的成分、熔點、晶相結構、顆粒特性等物理化學性質進行了系統研究。研究表明,粉煤灰成分因為受原料、爐型、取樣位置等因素影響而差異很大。由于粉煤灰的成分差異導致垃圾焚燒粉煤灰比煤灰更易于熔融,對熔融處理有利,這主要歸因于粉煤灰中SiO2含量以及SiO2 Al2O3差異,熔點與SiO2含量存在正比關系;添加CaO實現助熔是有條件的,不同粉煤灰由于焚燒條件和粉煤灰成分不同導致晶相組成有一定差異;粉煤灰內部孔徑主要分布于0.3μm～1.5μm范圍內,粉煤灰的比表面積為20.5m2 g。

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