粉煤灰和灰渣的处理与利用
出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册：第十二分册供水与供汽》第179页（4618字）
1．除灰
(1)选择除灰系统的一般原则如表14—2-101所示。
表14-2-101
(2)高低压水力除灰的优缺点比较如表14-2-102所示。
表14-2-102
(3)水力除灰系统：这种除灰方式，目前除广泛应用于炉膛燃烧式锅炉而外，亦应用于层燃炉上，它具有运行可靠、维护简便、系统严密性高、现场环境卫生和劳动条件好等优点·
灰渣和细灰的清除过程大致如下：
低压水力除灰系统使用的水压约392～588kPa(4～6kgf／cm2)，耗水量为每吨灰渣10～15m3，每吨细灰5～8m3。
高压水力除灰系统使用的水压为1960kPa(20kgfcm2)以上，耗水量为每吨灰渣8～10m3。
目前，我国多采用低压水力除灰系统。
①灰渣沟的设计参数，可参考表14-2-103。
表14-2-103
②水力除灰的耗水情况如表14—2-104所示。
表14-2-104
注：1mmH2O=9．80665Pa
③水力除灰灰渣沟道的计算
水在明沟中的速度：
式中：C--阻力系数；
i——沟道的倾斜度；
R——沟道的水力半径(水流的截面积F与被湿润的周界P之比值)。
阻力系数C又可根据下式计算；
式中：n——沟道壁面的粗糙度系数，可取为0．01(玄武岩镶板)或0．013(铸铁镶板)。
将C值代入上式中：可得
灰渣浆的流量Q和流速W及灰渣浆流动活截面之间的关系是：
Q=3600F W=3600RPW(m3／n)
式中：R——灰渣浆流动活截面的水力半径，m；
P——活截面的周界，m；
W——灰渣浆的流速，m／s。
在一定的镶板半径下，灰渣浆的流动活截面，水力半径和活截面的周界可根据灰渣浆在沟道中的充满高度H求出，图14—2—52是灰渣沟计算图。
图14-2—52 灰渣沟计算图表(R0=200mm)
2．灰渣的综合利用
灰渣是“三废”之一，且每年排出量很大，修建贮灰场堆灰，要侵占大量耕地，排入江、河、湖、海，则污染、淤塞河流、海域、影响鱼业生产和航运。随着造纸工业的迅速发展，灰渣的处理就日益成为迫切需要解决的问题。目前，其他工业系统已有不少厂矿企业，与当地建材部门合作，大搞灰渣的综合利用，制造成煤灰(渣)砖、水泥、耐火保温材料，有的地方还直接从灰渣中提取稀有金属锗、钒、铀、钼等；更有将粉煤灰(渣)直接投入到农业生产方面，用以改良土壤，如加到盐碱地、粘土地、生荒地、山地等处，促使农作物及蔬菜的生长及增产。
(1)制砖：
①蒸养煤渣砖：据上海市房地产局统计、在平原地区每生产一亿块粘土砖，就要挖土毁田100亩左右，如果以煤渣代替粘土，则可不毁农田；如每吨废渣处理运费以2元计算，则年处理25万吨废渣即可节约资金50万元。
蒸养煤渣砖的性能如表14—2-105所示。
表14-2-105
②蒸养粉煤灰砖：据武汉市第五砖瓦厂统计，建设一个年产54万块粉煤灰砖厂，每年可节约农田54亩，增产粮食约2万公斤。
蒸养粉煤灰砖性能表如表14—2—106所示。
表14—2—106
蒸养粉煤灰砖的制造工艺流程：
③粉煤灰保温砖：唐山市某保温材料厂用粉煤灰、柴木节(煤层板岩)、高岭土、锯沫混合烧制出轻质耐火保温砖，其工艺流程如下：
原料配合比为：粉煤灰60%，柴木节24%
高岭土11%，每吨加1．2m3锯沫
产品的物理化学性能如表14-2-107所示。
表14-2—107
④粉煤灰硅酸盐砌块：据上海建筑材料科研所和硅酸盐制品厂应用粉煤灰加入石灰，石膏作胶凝剂，以煤渣作骨料，按一定比例制成了砌块，广泛应用到各种房屋建筑上。其工艺流程如下：
砌块的性能：
a．容重：自然容重为1500～1750kg／m3，
干容重为1300～1560kg／m3。
b．几个砌块厂生产的砌块的抗压强度情况见表14—2-108。
表14—2—108
粉煤灰砌块力学性能见表14—2-109。
表14-2—109
c．吸水性：湿排粉煤灰制作的24～28%
干排粉煤灰制作的16～22%
d．导热性能：1．67～2．09kJ／(m·h·℃)
〔0．4～0．5kcal／m·h·℃)〕比粘土砖小。
c．收缩率：一般为0．7mm／m
f．其他耐火性、耐水性、抗冻性、碳化稳定性等均符合要求。
(2)制水泥：以硅酸盐水泥熟料为主，掺一定比例的粉煤灰和石膏、混合磨细或分别磨细后再混合均匀的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰水泥。
上海水泥厂与永登水泥厂根据煤灰水泥生产的实践经验，曾分别提出粉煤灰的一些质量要求，以确保煤灰水泥质量，如表14—2一110所示。
表14-2-110
粉煤灰水泥生产流程简示如下：
(3)生产粉煤灰陶粒：生产粉煤灰陶粒是粒煤灰综合利用的有效途径。据天津硅酸盐制品厂和辽宁工业建筑设计院估计，每生产1t粉煤灰陶粒需用于粉煤灰800～850kg(湿粉煤灰1100～1200kg)。一个年产10万m3的粉煤灰陶粒厂，每年可处理干粉煤灰6万t右右(湿粉煤灰10万t左右)，在地处缺山少石的地方，是一种好的建筑材料。还可以节约存灰用地及废渣处理费用。
天津硅酸盐制品厂烧结粉煤灰陶粒的技术条件如下：
①干燥状态下松散容重：650～700kg／m3；
②容积强度：
压入4cm＞6860kPa(70kgf／cm2)
压入4．5cm＞7840kPa(80kgf／cm2)
压入5cm＞11760kPa(120kgf／cm2)
③陶粒粒径规格是Φ5～15mm的混合级配其中：
④干燥状态下吸水率：
⑤抗冻性：陶粒径25次冻融循环后，抗压强度损失≤25%，重量损失≤5%。
粉煤灰陶粒的生产工艺流程如下：
(4)制矿渣棉：锅炉熔渣是由SiO2、AI2O3、Fe2O3，及CaO等氧化物组成，其粘度随化学成分和温度的不同而改变。当熔渣的粘度适宜时，由炉底排渣口流出的熔渣，被高速气流击碎，在形成室中形成纤维，纤维进入沉降室中被冷凝然后成为矿渣棉。经过压棉机后压成板状成品。这种制品在利用液态排渣炉来制造时，可以免装熔炉，其他改装工作量也不大，可节约设备投资。矿渣棉是一种优良的保温和隔音材料、经化学处理后的制品还可作为射线及中子的护板；采用蒸汽吹制矿渣棉，还可节约除灰系统用电和建设投资。
(5)粉煤灰直接施在农田上：经试验煤灰直接施在农田上有一定增产效果。