电厂粉煤灰脱炭工艺的研究

吉 俊，贺明礼，周念鑫

（湖南第一工业设计研究院，湖南 长沙 410011）

粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种粘土类的火山灰质细粒分散状残余物，主要用于水泥、混凝土、砂浆作掺和料。随着我国商品混凝土的发展，对粉煤灰质量的要求也越来越严，为了安全有效地利用粉煤灰，国家颁布了《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的新标准（GB1596-2005），对粉煤灰的质量等级有严格的控制。

在我国，电厂燃煤锅炉受运行条件、煤种、煤质的影响，致使煤炭燃烧不充分，粉煤灰中未燃尽的碳含量一般波动于8%～25%之间，碳含量高影响了粉煤灰利用的价值。来宾电厂锅炉燃烧产生的烟道气经文丘里麻石水膜除尘器除尘后以粉煤灰废水的形式排至灰场。不仅占用了土地污染环境，也是一种资源的浪费。因此，对粉煤灰进行脱炭处理综合利用，不仅回收优质粉煤灰，资源得到再生，也是典型的绿色环保项目。

1 粉煤灰性质

来宾电厂粉煤灰的成分分析见表1。

表1 粉煤灰成分分析

从表1中可以看出原灰含水量较高，达到23.21%，适宜采用湿法分选；原灰的烧失量为16.86%，含碳量高必须采取脱炭措施。因此，实验采用浮选法对粉煤灰进行脱炭试验研究。

2 分选工艺流程

分选工艺流程见图1，浮选试验结果见表2。

图1 分选工艺流程

表2 浮选试验结果

原灰经湿法筛分后，+0.5 mm 筛上物排弃，-0.5 mm 筛下物进入浮选作业，经一段粗选、二段精选后，浮选精矿经脱水后做为精炭粉，其烧失量达到50.75%，可用于工业生产燃料或民用燃料。浮选尾矿经浓缩、脱水、干燥后得到粉煤灰，其烧失量为4%，为得到I级粉煤灰，还需对其中粗颗粒进行磨矿，使+0.045 mm 的含量不大于12%，以符合国家I级粉煤灰的标准。

3 关键设备的选型

3.1 浮选设备的选型

浮选系统采用2台微泡浮选机串联工艺，一段粗选、二段精选。微泡浮选机改变了机械搅拌式浮选机的充气方式，机械搅拌式浮选机的充气方式为流体混合经历了将大气泡破碎成小气泡乃至临界气泡的过程；而微泡浮选机充气方式是射流成泡，先将液体变成分散相，随着压力的增大逐步变成连续相，气体则由开始的连续相逐步分散成微泡，通过气体充分分散直接形成稳定存在的临界气泡，这是气泡发生技术的一大改革。使得产生的气泡小、气泡数量多，气泡群的总表面积大，气泡与矿粒碰撞的几率增大，浮选速度加快，矿化效果更好，浮选精矿回收率得到提高，则浮选尾矿的含碳量就得到有效的降低。

3.2 脱水设备的选型

粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径为0.5～300μm，并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%～80%，有很强的吸水性。两种脱水设备试验比较结果见表3。

表3 脱水设备试验比较结果

采用水平带式真空过滤机处理粉煤灰浆料，利用其真空负压吸力能够有效的将粉煤灰孔隙间的水分脱去，降低了粉煤灰干料的含水量，含水量达到20%，有利于降低粉煤灰干燥的成本。

4 经济效益分析

4.1 生产成本估算

原灰成本25.00元／t；动力消耗5.50 元／t（按照现行综合电价0.8元／kwh及设计电耗计算）；人工工资及福利费5.00元／t；折旧费2.80元／t；其它费用2.80元／t；烘干煤耗费用30.50元／t（初水份≤20%，终水份≤1%时，煤耗为30～35kg标煤／t粉煤灰干料）；合计成本71.60元／t。

4.2 产品销售估价

精炭粉售价按150 元／t计算；I级粉煤灰售价按70元／t计算；粗灰售价按40元／t计算。

4.3 经济效益分析

按年处理能力50 万t计，生产成本为71.60×50=3580万元；销售收入为150×50×27.5%+70×50×72.5%×65.0%+40×50×72.5%×35.0%=4219.375万元；总效益为4219.375-3580=639.375万元。

5 结语

1）原灰烧失量为16.86%，采用浮选脱炭工艺，经一段粗选、二段精选后，可得到烧失量为50.75%精炭粉和烧失量为4%的粉煤灰。粉煤灰的烧失量符合国家I级粉煤灰的标准。

2）通过对粉煤灰分选、脱水设备选型的比较，选择出更适合粉煤灰脱炭脱水的设备，即微泡浮选机及水平带式真空过滤机。

3）对其经济效益初步分析，年效益达到639.375 万元，经济效益显著。

〔1〕李 萍.粉煤灰浮选法脱炭的可行性研究.煤炭加工与综合利用，2008（4）.

〔2〕彭学文.利用加药浮选工艺处理粉煤灰废水.化工环保，2001（6）.