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粉煤灰“三步法”综合利用新工艺

文/凌友志屠庆模

我国电能大部分由燃煤电厂提供。全国燃煤电厂废弃的粉煤灰约30亿吨，挤占了大片大地，对环境造成极大污染。

粉煤灰是一种细粒的复合矿物原料，对它进行整体开发利用不仅减免了对原材料的投入，也是减少固体废物污染的治本之道。

目前，热电粉煤灰主要用于道理工程、回填、改良土壤、灰场复土、水泥和其他建筑材料制造，或是从中提取特定物质，并没有大幅度提升再生产品的附加值，也没有充分利用废弃的粉煤灰，这是因为一般仅从各行业的需求出发，只对粉煤灰的特殊用途或特定物质做了单向选择利用，并没有全面考虑粉煤灰的综合利用价值，有较大的局限性。

粉煤灰是一种复杂的、主要由无机和少量有机组分组成的混合物。无机组分大部为硅酸铝盐类物质，伴有少量碱性元素和微量的贵重金属元素；有机物主要为未燃烧碳粒和游离碳。粉煤灰粒径小，是一种含有大量高附加值的可再生利用的资源。

根据粉煤灰的矿物组分，采用“三步法”生产工艺，可将粉煤灰中各类矿物尽可能的逐次分离，分别提取出碳粉、中空微珠、玻璃体微珠、氧化铁钛磁珠、铝硅铁合金和活性二氧化硅微粉，使它们都能得到合理利用，实现废弃资源综合利用的最佳化和资源增值的最大化，缓解对高品质自然矿产资源的需求压力，减少资源浪费，并赋予粉煤灰综合利用以全新的理念。

粉煤灰中的矿相物质组成

1空中微珠

中空微珠的壁层主要由硅酸铝（莫来石化）玻璃体构成，中空，比重轻，常漂浮于排灰水面，又称漂珠。其形似珠，具有质轻、导热系数小、耐磨、耐高压、耐酸、隔热、绝缘和高吸附剂、催化剂等，广泛应用于航空航天、舰船及海洋工程、化工制造和节能建筑等行业。中空微珠深化处理后，可制备生产莫来石/沸石中空微珠，可应用于催化、离子交换、吸附、缓释胶囊和中间载体等高新技术产业。

2占粉煤总量1.0%-2.5%的玻璃体微珠

这部分玻璃体主要有硅酸铝莫来石化玻璃体构成，部分珠体中空，但珠壁较厚，比重较漂珠大，沉于排灰水，又称沉珠。具有珠形、硬度大、耐磨、耐高压、耐酸、聚散性好等特性，可作为化工塑料添加剂、十粉砂浆料、耐热耐酸混凝土，应用于冶金、石油、化工和建材行业。

3氧化铁磁珠

主要由富铁硅酸铝、氧化铁钛聚合物或铁钛硅酸铝和氧化铁微粒组成。氧化铁钛磁珠可作为冶金原料，也可用作高密实混凝土的防辐射材料，或生产颜料、催化剂的原材料。氧化铁钛磁珠占粉煤灰总量的12%-18%。

4超细十粉

粉煤灰中约有25%-30%的超细十粉，超细十粉绝大部分为微品珠形结构物质，粒径小于30um，主要用于生产复合水泥，轻体保温墙体、十粉砂浆料、矿物聚合材料和人造石材、塑料填充剂、防水剂、改性酚醛泡沫板等。

5碳粉

碳粉为原煤在电厂锅炉中未完全燃烧的微粒多孔碳，约占粉煤灰的5%-11%，有少量无机附着物。其性能接近碳素，可用作碳质填充料，也可用作催化剂、吸附剂或冶金用碳珠。

6不规则硅酸铝中粗粉

剩余的不规则硅酸铝中粗粉是粉煤灰分离提取上述物质后的剩余物,Al2O3/SiO2小于等于0.6，Fe2O3小于等于0.6%，由于粉煤灰中的碱性元素多结合成前述球体材料或呈超细粉被分离，矿物成分纯化，成为生产铝硅复合合金的最佳原料，省去了研磨硅铝矿物的加工工序，且氧化物也经过了改性，冶炼还原性较原矿好。

“三步法”工艺流程

粉煤灰装入传输系统，经胶带运输机送至回转干燥集中十燥，然后传入气旋分离装置分离出粒径小于30um的微品超细十粉（约占总量的25%-30%）。微品超细干粉经捕集器收集装袋，成为第一级产品。

粒径大于等于30um的物料接着进入钕铁硼强磁选系统，分选出弱磁性的铁钛磁珠。此后，物料进入湿浮选系统，浮选液中添加活性表面剂，利用中空微珠较轻的特性和粉灰中有机物碳粒的聚合性能，分别浮选出中空微珠和碳珠。中空微珠经离心脱水后装袋，碳粉送至密封储仓待装发运。剩余料再通过湿法重旋分离，分选出玻璃体微珠，干燥后装袋。生产过程中产生的部分废水经加压送至离心分离器，分离出少量石膏质物质（约占本系统粉料处理的20/00-50/00），可作为石膏使用。最后剩余的不规则硅酸铝盐中组料，粒径30-300um，大部分为50-120um，主要化学成分SiO240%-52%，A12O328%-32%，Fe2O37%-10%,TiO22%-2.8%,其粒径和成分正好是配置冶炼铝硅合金的最佳原料。

不规则中粗料按成分要求，配入还原剂、铁钛磁珠、矶土尾矿、高岭土、掺合剂，经搅拌压制成专用团矿。搭配比例：中粗料+铁钛磁珠65%、矶土尾矿15%、高岭土7.5%、掺合剂12.5%。团矿烘十后进入矿热炉冶炼，产出铝硅铁合金。

进入自循环系统采用“三步法”生产对工艺对电厂粉煤灰进行综合处理，分类提取的