電廠粉煤灰脫炭工藝的研究

吉 俊，賀明禮，周念鑫

（湖南第一工業設計研究院，湖南 長沙 410011）

粉煤灰是煤粉經高溫燃燒后形成的一種粘土類的火山灰質細粒分散狀殘余物，主要用于水泥、混凝土、砂漿作摻和料。隨著我國商品混凝土的發展，對粉煤灰質量的要求也越來越嚴，為了安全有效地利用粉煤灰，國家頒布了《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的新標準（GB1596-2005），對粉煤灰的質量等級有嚴格的控制。

在我國，電廠燃煤鍋爐受運行條件、煤種、煤質的影響，致使煤炭燃燒不充分，粉煤灰中未燃盡的碳含量一般波動于8%～25%之間，碳含量高影響了粉煤灰利用的價值。來賓電廠鍋爐燃燒產生的煙道氣經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。不僅占用了土地污染環境，也是一種資源的浪費。因此，對粉煤灰進行脫炭處理綜合利用，不僅回收優質粉煤灰，資源得到再生，也是典型的綠色環保項目。

1 粉煤灰性質

來賓電廠粉煤灰的成分分析見表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，實驗采用浮選法對粉煤灰進行脫炭試驗研究。

2 分選工藝流程

分選工藝流程見圖1，浮選試驗結果見表2。

圖1 分選工藝流程

表2 浮選試驗結果

原灰經濕法篩分后，+0.5 mm 篩上物排棄，-0.5 mm 篩下物進入浮選作業，經一段粗選、二段精選后，浮選精礦經脫水后做為精炭粉，其燒失量達到50.75%，可用于工業生產燃料或民用燃料。浮選尾礦經濃縮、脫水、干燥后得到粉煤灰，其燒失量為4%，為得到I級粉煤灰，還需對其中粗顆粒進行磨礦，使+0.045 mm 的含量不大于12%，以符合國家I級粉煤灰的標準。

3 關鍵設備的選型

3.1 浮選設備的選型

浮選系統采用2臺微泡浮選機串聯工藝，一段粗選、二段精選。微泡浮選機改變了機械攪拌式浮選機的充氣方式，機械攪拌式浮選機的充氣方式為流體混合經歷了將大氣泡破碎成小氣泡乃至臨界氣泡的過程；而微泡浮選機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相，氣體則由開始的連續相逐步分散成微泡，通過氣體充分分散直接形成穩定存在的臨界氣泡，這是氣泡發生技術的一大改革。使得產生的氣泡小、氣泡數量多，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構，孔隙率高達50%～80%，有很強的吸水性。兩種脫水設備試驗比較結果見表3。

表3 脫水設備試驗比較結果

采用水平帶式真空過濾機處理粉煤灰漿料，利用其真空負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，含水量達到20%，有利于降低粉煤灰干燥的成本。

4 經濟效益分析

4.1 生產成本估算

原灰成本25.00元／t；動力消耗5.50 元／t（按照現行綜合電價0.8元／kwh及設計電耗計算）；人工工資及福利費5.00元／t；折舊費2.80元／t；其它費用2.80元／t；烘干煤耗費用30.50元／t（初水份≤20%，終水份≤1%時，煤耗為30～35kg標煤／t粉煤灰干料）；合計成本71.60元／t。

4.2 產品銷售估價

精炭粉售價按150 元／t計算；I級粉煤灰售價按70元／t計算；粗灰售價按40元／t計算。

4.3 經濟效益分析

按年處理能力50 萬t計，生產成本為71.60×50=3580萬元；銷售收入為150×50×27.5%+70×50×72.5%×65.0%+40×50×72.5%×35.0%=4219.375萬元；總效益為4219.375-3580=639.375萬元。

5 結語

1）原灰燒失量為16.86%，采用浮選脫炭工藝，經一段粗選、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家I級粉煤灰的標準。

2）通過對粉煤灰分選、脫水設備選型的比較，選擇出更適合粉煤灰脫炭脫水的設備，即微泡浮選機及水平帶式真空過濾機。

3）對其經濟效益初步分析，年效益達到639.375 萬元，經濟效益顯著。

〔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〕彭學文.利用加藥浮選工藝處理粉煤灰廢水.化工環保，2001（6）.