高铝粉煤灰资源化过程重金属环境影响研究

中国环境科学2013,33(1 1):2013-2017 China Environmental Science 高铝粉煤灰资源化过程重金属环境影响研究 韩永鹏 ,李会泉 ,陈 波 ,李 强 ,贾小平 ,张靖峰 ,张懿 (1青岛科技大学化工学院,山东青岛 266042:2.中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,北京100190;3.内蒙古大唐国际再 生资源开发有限公司1 

摘要:针对高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺过程中重金属元素迁移规律和潜在环境影响量化问题,基于物质流分析方法,分析该工艺中 重金属元素的边界输入输出和内部迁移规律.结果表明,输入端54%的铅元素由工业过程废弃物即高铝粉煤灰带入,其余来自工业原材料.输出 端64%的铅元素进入产品,其余部分进入废弃物.该工艺主要环境排放节点在烧结和水泥生产环节.通过定义相对环境排放指数(REED,比较分 析该工艺与拜耳法工艺重金属排放情况.结果表明,该工艺单位氧化铝产量铅元素净排放显著降低,铬元素环境排放量与拜耳法基本持平,说明 高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺不仅可以实现高铝粉煤灰的综合利用,也可以显著降低氧化铝产品的重金属环境影响. 关键词:高铝粉煤灰;物质流分析;重金属污染;铅 中图分类号:X773 文献标识码:A 文章编号:lO00—6923f2013111—2013—05 

Migration and emission of heavy metal elements in the multi-resource utilization of high alumina fly ash process. HAN Yong-peng , ,LI Hui—quan2 ,CHEN Bo。,LI Qiang2,JIA Xiao.ping ,ZHANG Jing.feng ,ZHANG Yi (1.School of 

Chemical Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266042,China;2.Key Laboratory of Green Process and Engineering,Institute ofProcess Engineering,Chinese Academy ofSciences,Beijing 100190,China; 3.Inner Mongolia Datang International Renewable Energy Resource Development CO.,Ltd,Hohhot 010200,China). ChinaEnvironmentalScience,2013,33(11):2013-2017 Abstract: Substance flow analysis was adopted to study the migrmion behavior and quantitative potential environmental impact of heavy metal elements in multi-resource utilization of high alumina fly ash process.The input,output,and internal migration of heavy metals in this process are obtained.The result showed that 54%of lead was from fly ash,and the other Was from industrial raw materials.64%of lead Was brought out through products,and the other through wastes. The environmental emission of this process were from sintering and cement production.The Relative Environment Emission Index(REE1)was defined to compare this process with the Bayer process.The result showed that the lead emission ofthis process Was significantly less than Bayer process and the chromium emission ofthis process Was fair with Bayer process.It meaned that this process could not only utilize the resource ofhi曲一alumina fly ash but also significantly reduce the environmental impact of heavy metals in alumina product. Key words:high—alumina fly ash;substance flow analysis;heavy metals pollution;lead 

我国鄂尔多斯盆地所产煤炭燃烧产生的粉 煤灰铝含量高达40%~50%【J J,并富含硅、镓等元 素,被称为高铝粉煤灰.近年来,针对高铝粉煤灰 中多资源的协同利用,形成了包括酸法提取、碱 法提取、微波助熔等多种工艺技术方案L2 J,其中 以碱石灰烧结为核心的铝、硅、镓多资源分离与 利用工艺较为典型 ’4】.但高铝粉煤灰中含有铬、 铅、镉、钒、镍、锰等重金属元素【6j,这些重金属也 将进入铝冶炼工业系统,并有可能随三废排入环 境,造成环境污染与生态破坏等问题.国内外针对 重金属的迁移、排放、污染等问题,开展了基于物 质流分析(sFA)方法的研究工作,如Graedel ] 

研究美国铅元素的流动,关注了铅在美国国内的 消费和存量情况.Timmermans等 使用SFA方 

收稿日期:2013—03—10 基金项目:国家自然科学基金项目(71103172);国家“863”项目 (2012AA06A1l7);国家科技支撑项H(2011BAC06B13) 责任作者,研究员,hqli@home.ipe.ac.cn 2O14 中国环境科学 33卷 法,建立法兰德斯地区铬元素的静态模型.此外围 绕铝元素利用效率等问题,Bertram等 J通过建立 铝行业物质流分析模型,描述了全球铝元素的流 向及流股间相互关系.陈伟强等L1o。¨J量化分析了 1991-2007年我国铝生命周期进出口,并分析了 铝在经济系统内的损失情况及原因. 上述研究工作多通过研究铬、铅以及铝等元 素在生产加工、消费、废弃等环节的代谢过程,揭示 其在社会经济系统中的流动景象,并据此提出相关 的资源、环境和产业发展对策.但生产环节的代谢 过程是SFA的基础要素,涉及大量而复杂的物理化 学过程,生产过程及固废堆存阶段的重金属排放是 导致我国多起重金属污染事件的主要根源,因此, 需特别针对高铝粉煤灰资源化过程,研究铅、铬等 系统边界 重金属迁移规律,分析其走向与最终分布及排放, 为相关环境政策的制定提供参考. 本文以高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工 艺为具体研究对象,开展了高铝粉煤灰铝硅镓多资 源利用过程的重金属元素流代谢研究,分析了铅在 产品及废弃物中分配情况,并以单位氧化铝为基准, 与拜耳法工艺的铅、铬排放进行了对比分析. 

1 高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺概况 高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺如 图1所示,主要过程及产品包括:高铝粉煤灰经预 脱硅、烧结、溶出、分解和焙烧等工序得到氧化铝; 预脱硅母液用于生产活性硅酸钙:溶出过程产生 的赤泥生产水泥:分解母液提取金属镓. 

图1 高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺流程 Fig.1 Process flow ofmulti—resource utilization ofhigh alumina fly ash process 

现有碱石灰烧结提铝研究l4, J通过优化熟料 烧成条件,可实现氧化铝溶出率达到90%以上:脱 硅母液经苛化、水洗、脱碱、水洗、干燥得到硅酸钙 产 好J:赤泥制水泥方法主要有脱碱一煅烧【l 】和活 化一煅烧【1 5J等;分解母液提镓是母液高效利用的有 效方式,提取方法主要有离子交换法【1刮、树脂吸附 法【l7]、电解法【18]、混合法 明等. 2研究方法 2.1 实验方法及数据处理 采用实验分析、文献调研、现场调研等相结 合的方法,跟踪分析重金属元素在高铝粉煤灰资 源化过程中的迁移行为.实验分析环节采用 ICP—OES及原子吸收的方法检测样品中铅、铬 等重金属含量.具体分析包括酸化、稀释定容、高 温碱熔等过程,为降低实验误差影响,分析过程针 对每种物料,各测4 ̄6个平行样. ‘ 基于上述分析与调研所得的数据,以1t氧化 铝为基准,计算各主要流股中重金属元素量,分析 铅、铬等主要重金属在高铝粉煤灰资源化过程的 韩永鹏等:高 粉煤扶资源化过 重金属环境影响研究 迁移规律.其计算公式为: ai・Xi (1) 

式中: 为缚生产It氧化铝第i流股中重金属元素 的 ;Gi为第i流股的流量核算量;G 为产品氧化 铝的流量核算撬; 为i流股中重金属元素的含量. 为直观反映重金属元素在原料和产品中的 分 情况,在得到 后,计算第i流股重金属量 占输入总量的比例系数,其计算式为: 

蕊Mi ‘2) 

式L}J:Ki为第i流股中重金属元素占输入总量比 例系数; M 为该重金属元素输入量之和. 2.2重金属环境排放评价 日前我困80%以卜的氧化铝和氢氧化铝是 由群耳法工艺生产的 川,该工艺通过溶}十{一沉降一 品种分解得到产品,并产生大量赤泥.为评价高铝 粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺的重金属排 放情况,将该工艺碱石灰烧结制氧化铝单元与拜 耳法制铝进行对比,比较2种工艺的单位氧化铝 产量铅、铬2种重金属的排放量情况. 生命周期评价(LCA)是量化评价特定产品 生命周期内环境影响的重要方法.基于LCA的思 想,在SFA分析的基础} ,建立了高铝粉煤灰碱石 灰烧结多资源利用工艺的重金属排放清单.并同 样采用试验分析、文献和现场调研等方法,进行 了拜耳法过程重金属迁移的SFA研究,建 了拜 耳法生产It氧化铝的重金属排放清单. 在卜述重金属排放清单的基础卜,以It氧化 锚为基准,开展了高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源 利用工艺和拜耳法工艺重金属排放的对比研究. 参考周和敏等[21j的研究,定义重金属的相对环境 

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关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见(发改办产业〔2011〕310号)

关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见(发改办产业〔2011〕310号)

关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见发改办产业〔2011〕310号二〇一一年二月十五日为贯彻落实党中央、国务院关于加快建设资源节约型、环境友好型社会的要求,落实《有色金属产业调整和振兴规划》(国发【2009】14号)提出的加强高铝粉煤灰资源开发利用的部署,引导地方和企业开展高铝粉煤灰资源的有序开发利用工作,提高资源综合利用水平,促进铝产业可持续发展,现提出如下意见:一、充分认识加强高铝粉煤灰资源开发利用的重要意义内蒙古中西部和山西北部等地区的部分煤炭资源中赋存丰富的含铝矿物,用于发电后产生的粉煤灰中氧化铝含量达40-50%,是一种宝贵的具有较高经济开发价值的含铝资源。

近年来,虽然我国高铝粉煤灰开发利用取得了一定进展,但总体上看,仍以集中堆存和用于建材等低值化利用为主,不仅高铝粉煤灰中的氧化铝资源尚未得到有效利用,而且占用大量土地,成为环境负担。

因此,积极开拓高铝粉煤灰生产氧化铝这一新领域,使资源价值最大化,对于保障我国铝产业安全,保护生态环境,构建资源节约型和环境友好型社会具有历史性贡献。

(一)有利于增加国内铝资源供给,保障铝产业安全。

近年来,随着我国铝产业的不断发展,氧化铝规模不断扩大,铝土矿消耗逐年增加,资源短缺矛盾日益突出,我国自2000年开始大量进口铝土矿,2009年,进口铝土矿1970万吨,加上进口氧化铝514万吨,铝资源的对外依存度高达55%。

目前,我国现已查明的铝土矿资源储量仅有32亿吨,按目前的开采规模预算,资源保障年限越20年,远不能满足铝产业可持续发展的需要。

因此,开发利用高铝粉煤灰资源,可部分替代铝土矿资源,有利于缓解国内铝土矿资源短缺的矛盾,对于增加有效供给,保障产业安全,增强铝产业可持续发展能力具有现实意义。

(二)有利于发展循环经济,实现资源价值最大化。

受经济发展水平制约,长期以来我国中西部地区高铝粉煤灰主要以堆存为主,少量用来制砖、铺路。

因此,利用高铝粉煤灰提取氧化铝等产品,并进一步深加工,提高产品附加值,形成高铝煤炭—电力—氧化铝—铝深加工—建材的产业链,对发展循环经济,提高资源综合利用水平,实现固体废弃物资源化和价值最大化具有积极作用。

粉煤灰对环境的危害及其综合利用

粉煤灰对环境的危害及其综合利用

粉煤灰对环境的危害及其综合利用王伟;周华强【摘要】介绍了粉煤灰的物理性质、化学性质和矿物组成以及粉煤灰对环境的危害.综述了粉煤灰在建材、化学工业、污水处理、矿井充填等领域的应用.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2007(000)005【总页数】3页(P4-6)【关键词】粉煤灰;综合利用;环境污染【作者】王伟;周华强【作者单位】中国矿业大学,化工学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,能源学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】X773引言粉煤灰是目前世界上排放量最大的工业废料之一,不仅严重地污染了环境,而且还占用了大量土地。

对粉煤灰进行综合利用特别是用于土木建筑材料方面,不仅能彻底解决其堆放占地和污染环境的问题,而且具有显著的经济效益和社会效益。

1 粉煤灰的组成和性质1.1 粉煤灰的化学性质粉煤灰的化学特性取决于煤种、制粉设备、锅炉炉型、除尘设备类型、除尘方式、运行条件等多种因素。

所以,不同地区的粉煤灰性质差异很大(见表1)。

表1 我国各地区粉煤灰的化学成分[1] %样品来源烧失量SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO新安电厂30.1833.356.8643.504.353.85朱村矿粉煤灰7.9451.634.3930.106.523.21岱庄矿粉煤灰11.7346.844.0128.6015.131.09南昌七里山电厂7.9149.3810.2621.642.761.20北京石景山6.2050.926.5532.123.720.101.2 粉煤灰的物理性质粉煤灰是灰白色的粉状物,含水量大的粉煤灰呈黑色。

其物理性质取决于燃煤的种类、煤粉的细度、燃煤方式和燃烧温度以及电厂的收尘效率、排灰方式等。

粉煤灰的主要物理性质见表2。

表2 粉煤灰的物理性质容重/(kg/L)粒度/mm空隙度/%标准稠度需水量/%比表面积/(m2/kg)灰分/%热值/(kJ/kg)分离度/%0.5~1.017~4060~7535~65200~40070~806 000~7 500921.3 粉煤灰的矿物组成表3是刘巽伯等[2]对我国一些地区粉煤灰物相分析的结果。

粉煤灰的性质及其资源化利用

粉煤灰的性质及其资源化利用

5.1 粉煤灰在建筑材料方面的应用
粉煤灰烧结砖
粉煤灰砖比粘土砖轻10%~20%,可 减轻建筑物自重和建筑工人劳动强 度;粉煤灰可作粘土塑化剂,砖在 干燥过程中裂纹少,损失率低。生 产粉煤灰烧结砖工艺简单,建厂速 度快,吃灰量大。粉煤灰砌块和粉 煤灰蒸压加气混凝土砌块。以粉煤 灰、石灰、石膏和骨料为原料、加 水搅拌振动后成型。蒸汽养护而成 的密实砌块可用于民用和工业建筑 的墙体和基础。以粉煤灰为主要原 料、水泥为胶凝材料,加白灰、石 膏、发泡剂,经配料浇注、静停切 割,高压蒸养制成粉煤灰加气混凝 土砌块。具有质量轻,隔热保温,隔 音等特性。广泛用于框架结构填充 材料。
4.4 粉煤灰形态
复珠
在粉煤灰中,有些微珠里面 包含大量细小玻璃微珠的颗 粒,或是柱状颗粒相互粘连 成形状不规则颗粒,密度往 往较大,臵于水中能够下沉, 表面发育有气孔,这些称为 复珠或沉珠。前者通常称为 子母珠,后者称为珠连体。 一些研究证明,含有复珠是 粉煤灰品质较好的一个标志。
4.4 粉煤灰形态
2.2 污染大气
一般来讲,对于粉煤灰的处
理主要是回填和储灰池存储。 电厂粉煤灰属于固体废物中
细粒,粉尘随风飞扬,污染大
气。一些城区SO2、NOX能达 到国家空气质量二级标准,
但总悬浮物和降尘这两项污
染物均超标,尤其是降尘污 染较重。
2 粉煤灰对环境的影响和危害
2.3占用土地、污染土壤
粉煤灰的贮放方式可分为湿法贮灰与干 法贮灰两种。湿法贮灰运行简单、费用 低,无噪声污染,输送过程的扬灰污染较 易解决。但贮灰场的一次投资较高,解
• •
4 粉煤灰基本性质
化学性质
• 粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料,它本身略有或没有水硬胶凝性能,但当以 粉状及有水存在时,能在常温特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下,与氢氧化钙 或其它碱土金属氢氧化物发生化学反应,生成具有水硬胶凝性能的化合物,成为 一种增加强度和耐久性的材料。这也正是粉煤灰能够用来生产各种建筑材料的原 因所在。 粉煤灰化学成分的变化范围及典型粉煤灰的学成分

粉煤灰产生量 -回复

粉煤灰产生量 -回复

粉煤灰产生量-回复粉煤灰产生量是指在煤燃烧过程中产生的煤矸石和煤渣的总量。

煤燃烧是化石燃料利用的主要方式之一,但也是环境污染的重要来源之一。

全球范围内,粉煤灰的产生量逐年增加,对环境和人类健康带来了一系列问题。

在本文中,我们将深入探讨粉煤灰产生量的影响因素、处理方法以及对环境的影响。

首先,让我们了解一下粉煤灰的产生量是如何计算的。

粉煤灰的产生量可以分为两个主要部分:煤矸石和煤渣。

煤矸石是煤矿开采过程中产生的废弃物,包括未能得到利用的石炭和其他杂质。

根据统计数据,全球每年约有20亿吨的煤矸石产生。

煤渣是指在煤燃烧过程中形成的废弃物,包括煤灰和烟气中的颗粒物。

根据国际能源署的数据,全球每年约有10亿吨的煤渣产生。

粉煤灰的产生量主要受到以下因素的影响:1. 煤的质量:煤的质量直接影响煤燃烧过程中产生的煤渣量。

高质量的煤燃烧产生的煤渣相对较少,而低质量的煤燃烧则产生更多的煤渣。

2. 燃烧技术:燃烧技术的不同也会导致粉煤灰产生量的差异。

一些先进的燃烧技术可以降低煤燃烧产生的煤渣量,提高燃烧效率。

3. 排放控制设施:排放控制设施的完善程度也会影响粉煤灰的产生量。

一些先进的排放控制设施可以捕集和处理煤燃烧过程中产生的颗粒物,减少对环境的污染。

针对粉煤灰产生的问题,各国和地区采取了一系列处理方法。

其中一种常见的处理方法是利用粉煤灰作为水泥、混凝土和砖块的原料。

粉煤灰中含有大量的硅酸盐和铝酸盐,这些物质可以在水泥和混凝土生产过程中发挥重要作用。

利用粉煤灰作为原料不仅能够减少对天然资源的开采,还能减少对环境的污染。

另一种常见的处理方法是通过煤渣池或干法处理来处理煤渣。

煤渣池是将煤渣排放到特定区域,经过长时间的沉淀后,上层的水通过溢流管排放,下层的煤渣会逐渐沉积。

经过处理后,煤渣可以变成干燥的物料,进一步利用或处置。

干法处理是通过煤矸石处理设备对煤矸石进行分选和处理,降低煤矸石的粗细度,使其更易于处理和利用。

除了处理方法,粉煤灰的产生对环境也有一定的影响。

粉煤灰提取氧化铝研究进展

粉煤灰提取氧化铝研究进展

化学化工C hemical Engineering粉煤灰提取氧化铝研究进展黄云镜,张 放(中铝山东工程技术有限公司设计院,山东 淄博 255052)摘 要:近年来,粉煤灰产量急剧增加,不仅占用大量土地资源,对生态环境也产生一定破坏。

粉煤灰中含有较为丰富的铝,在铝土矿日益减少的今天,粉煤灰无疑是一种铝土矿的潜在替代品。

从粉煤灰中提取氧化铝不仅可以实现粉煤灰的高附加值利用,还能实现铝行业的可持续发展。

本文总结了目前从粉煤灰中提取氧化铝的工艺方法及研究进展,并分析不同工艺之间的优点及缺陷。

关键词:粉煤灰;氧化铝;焙烧法;浸取法中图分类号:TQ133.1 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2021)07-0119-2Research progress of extracting alumina from fly ashHUANG Yun-jing, ZHANG Fang(Design Institute of Chinalco Shandong Engineering Technology Co., Ltd., Zibo 255052,China)Abstract: In recent years, the output of fly ash has increased sharply, not only occupying a large amount of land resources, but also causing certain damage to the ecological environment. Fly ash contains relatively abundant aluminum. As bauxite is declining, fly ash is undoubtedly a potential substitute for bauxite. Extracting alumina from fly ash can not only realize the high value-added utilization of fly ash, but also realize the sustainable development of aluminum. This article summarizes the current methods of extracting alumina from fly ash and analyzes the advantages and disadvantages of different processes.Keywords: fly ash; alumina; roasting method; leaching method粉煤灰是煤炭燃烧后产生的飞灰及炉渣,主要由Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO等组成。

粉煤灰和石灰对土壤重金属污染的影响

粉煤灰和石灰对土壤重金属污染的影响

第32卷 第3期河南师范大学学报(自然科学版)Vol.32 No.3 2004年8月Journal o f Henan Normal Univer sity(Natural Science)Aug.2004 文章编号:1000-2367(2004)03-0133-04粉煤灰和石灰对土壤重金属污染的影响①王学锋1,2,朱桂芬1,2,张会勇3(1.河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡453007;2.河南省环境污染控制重点实验室,河南新乡453007;3.新乡医学院细胞生物学教研室,河南新乡453003)摘 要:通过露天盆栽试验,研究了粉煤灰和石灰对重金属污染土壤pH值及结构的影响,比较三种土壤条件下油唛菜对重金属的吸收情况,表明油唛菜在不同土壤条件下对Cd、Pb、Zn的吸收能力有差异.在土壤中加入粉煤灰,油唛菜含镉、铅、锌的量分别约为未加改良剂土壤的73%、72%和78%;添加石灰,油唛菜中重金属镉、铅的含量约为未改良土壤的81%、83%,而锌的含量先微弱增加而后降低,说明粉煤灰对油唛菜吸收重金属的影响要大于石灰,粉煤灰是首选的改良剂.关键词:粉煤灰;石灰;重金属中图分类号:X132 文献标识码:A粉煤灰是火力发电厂排出的废渣,我国粉煤灰年排放量已达8000万吨,利用率仅为32%,大部分排入江河湖海或贮存场所,导致占用大量农田和污染环境[1].综合利用粉煤灰,解决粉煤灰的污染和占地问题已引起人们的广泛关注.目前国内外除工业利用外,亦非常注意粉煤灰在农业利用上的研究.施用粉煤灰可提高土壤的物理化学性质、持水量、孔隙率及植物可吸收的营养元素等,因此在农业方面利用的潜力较大[2~3].植物对重金属的吸收依赖许多因素,如pH值、土壤质地、结构、有机质等理化性质.土壤质地和pH值的改变会影响重金属的存在形态,从而改变重金属的生物有效性[4].本文通过在重金属污染的土壤中加入石灰和粉煤灰来改变土壤性状,研究油唛菜在不同pH值和土壤质地下对Cd、Pb、Zn的吸收差异及改良剂的改良性能.1 材料和方法1.1 供试土壤和蔬菜供试土壤采自邻近工业区的土壤,为该地区主要类型-轻壤,两合土,其理化性质见表1.土壤在试验前分为三种情况预先处理:s oilI未经任何处理;s oilⅡ添加石灰混合;s oilⅢ添加粉煤灰混合,粉煤灰的性质参数见表2.供试蔬菜为该地区生存性能好,普遍食用的青菜:交配种高产油唛菜(G B8079-87),以下简称油唛菜. 1.2 实验步骤采用露天盆栽试验,将分析纯的CdCl2・2.5H2O,ZnS O4・7H2O,Pb(Ac)2・3H2O以不同浓度同时加入s oilⅠ、s oilⅡ、s oilⅢ三类土壤中,重金属的添加浓度分7个水平,详见表3.表3中,1为对照组,2-7为Cd、Pb、Zn的不同添加浓度.试验均采用直径24cm,高30cm的塑料盆,每盆盛过3mm筛的风干土5kg,并施2g高效复合肥,每盆土壤分三个平行,同时进行试验.重金属与土壤混匀7d后播种,成熟(50d)后分地上部和根部分别采样,每次采集后,先用自来水洗去灰尘,然后用蒸馏水冲洗,75℃烘干后粉碎.于FR-I型全聚四氟乙烯密封增压①收稿日期:2003-12-05作者简介:王学锋(1963~),男,河南孟津人,河南师范大学副教授,从事环境污染物控制工程研究.微波消化罐中,用K D21B -C 型美的微波炉进行微波消解,日立Z -5000型原子吸收测定仪测定重金属含量[5].表1 供试土壤的理化性质土壤类型pH 有机质/%速效N 速效P 速效K (mg ・kg -1)Cd Zn Pb (mg ・kg -1)轻壤 6.40 1.0801580 4.2512018表2 粉煤灰的理化性质pHCd Zn Pb mg ・kg -1总N 总K 总P 速效P (%)速效K (mg ・kg -1)8.50 1.932.528.20.0230.3060.3870.2060 表3 重金属添加浓度水平 (mg ・kg -1) 金属1234567Cd00.200.400.75 1.50 1.50 2.50Zn0204080160240320Pb 025501002003004002 结果与分析2.1 三种试验土壤条件下油唛菜中重金属含量在s oilI 、s oil Ⅱ、s oil Ⅲ中分别加入重金属处理,种植油唛菜生长成熟后,测量其根部和地上部Cd 、Zn 、Pb 的含量,分别如图1~3所示,其中重金属添加水平同表3.从图1~3可知:油唛菜地上部和根部对重金属Cd 、Zn 、Pb 的吸收量随添加重金属量的增加而有所提高,而且根部含量要高于地上部分含量,这一趋势基本符合土壤-植物系统中植物对重金属的吸收特性.但是s oil Ⅱ、s oil Ⅲ经过石灰和粉煤灰处理后,油唛菜对三种重金属的吸收量都低于s oilI 中的吸收量.图1 不同浓度自理下油唛菜中Cd 含量2.2 三种土壤条件下油唛菜地上部吸收重金属的情况在三种不同土壤条件下,分析油唛菜地上部分对重金属Cd 、Pb 、Zn 的吸收情况,参见图1~3地上部分含量图.由图中可知:添加石灰于s oil Ⅱ中,使土壤pH 值上升为7.2~7.3时,油唛菜中重金属镉的含量有所下降,约为s oilI 含量的81%,下降幅度不大.石灰对铅的影响和镉相似,含量约为s oilI 含量的83%.但是对锌而言,油唛菜中锌的含量在浓度1和2时有少许上升,而后呈现降低趋势,大约为s oilI 含量的86%左右.s oil Ⅲ经过粉煤灰处理后,pH 值为7.2~7.4.由实验数据可知,粉煤灰对油唛菜吸收重金属的影响要大一些,油唛菜含镉的量约为s oilI 的73%,而铅约为72%,可见铅受土壤酸碱度的影响要大于镉,油唛菜中含锌量降低幅度不大,大约为s oilI 的78%.431河南师范大学学报(自然科学版) 2004年图2 不同浓度自理下油唛菜中Zn含量图3 不同浓度自理下油唛菜中Pb 含量 从以上试验数据可知,在受重金属污染的土壤中加入粉煤灰和石灰等碱性改良剂之后,可提高土壤的pH 值,尤其是对缓冲性较差的酸性土壤,改变了土壤的结构及pH 值,使得迁移性能强的交换态和水溶态含量降低,抑制重金属的活性,从而使油唛菜对重金属的吸收量降低.同时I ANG UISS O LA SC OTTI 和P.F.A.M.ROMKE NS 等研究认为,粉煤灰的碱性影响使得植物对重金属元素吸收量减少,很可能是因为pH 值的升高引起土壤对重金属元素吸附作用的增强,降低了重金属的生物有效性,因此植物对重金属的吸收就减少[6~7].I ANG UISS O LA SC OTTI 在研究中发现,在酸性土和中性土中加入粉煤灰后,植物中重金属元素的含量下降,尽管所添加的粉煤灰中含有这些重金属元素,且中性土的高pH 值使植物中重金属含量降低的程度要高于酸性土.试验还表明,土壤的pH 值越高,对重金属元素向植物体迁移能力的抑制影响就越大[6].粉煤灰除了对土壤pH 值的影响之外,还影响土壤的结构,它可以使土壤的孔隙度增大,增强土壤的透气性,有利于好气性微生物的活动,对土壤有改良作用[8].3 结 论在重金属污染的土壤中加入碱性调节剂石灰或者粉煤灰调节时,土壤的pH 值增高,抑制重金属的活性,降低了重金属的生物有效性,因此油唛菜对重金属的吸收就减少.在土壤中添加石灰,土壤pH 值上升为7.2~7.3时,油唛菜中重金属镉的含量约为s oilI 含量的81%.石灰对铅的影响和镉相似,含量约为s oilI 的83%.但是对锌而言,情况有所不同,油唛菜中含锌的量在浓度1和2时有少许上升,而后呈现降低趋势,大约为s oilI 含量的86%左右.s oil Ⅲ经过粉煤灰处理,pH 值为7.2~7.4,油唛菜含镉的量约为s oilI 含量的73%,而铅约为72%.对锌而言,大约为78%.实验数据表明,粉煤灰对油唛菜吸收重金属的抑制作用大于石灰,而且粉煤灰还影响土壤的结构,增大孔隙度、透气性等,对土壤有改良作用,相比较之下粉煤灰的改良性要优于石灰,粉煤灰是优先选择的改良剂.参 考 文 献[1] 刘 军,路 贤.我国粉煤灰综合利用现状[J ].沈阳建筑工程学院学报,1996,12(1):91~96.531第3期 王学锋等:粉煤灰和石灰对土壤重金属污染的影响631河南师范大学学报(自然科学版) 2004年[2] 毛景东,杨国治.粉煤灰资源的农业利用[J].农村生态环境,1994,10(3):73~75.[3] VI JAY AN V,BEHERA S N,TRIPATHY P S M,et al.ST UDY OF HE AVY MET A LS I N WHE AT AND PADDY G RAI NS[J].Interna2tional Journal of PIXE,1999,9(3&4):365~371.[4] 孟昭福,张增强,张一平,等.几种污泥中重金属生物有效性及其影响因素的研究[J].农业环境科学学报,2004,23(1):115~118.[5] 莫 争,王春霞,陈 琴,等.重金属Cu,Pb,Zn,Cr,Cd在水稻植株中的富集和分布[J].环境化学,2002,21(2):110~116.[6] ANG UISS O LA SC OTTI I,SI LVA S,BAFFI C.EFFECTS OF F LYASH pH ON THE UPT AKE OF HE AVYMET A LS BY CHIC ORY[J].Water,Air,and S oil P ollution,1999,109:397~406.[7] R omkens P F A M,Bouwman L A,Boon G T.E ffect of plant growth on copper s olubility and speciation in s oil s olution sam ples[J].En2vironmental P ollution,1999,106:315~321.[8] 周永学,万桂莲.粉煤灰在多效肥中的增产作用[J].电力情报,1995,(2):42~44.Study of the effect of amend regents on the combined pollution of heavy2metalsW ANG Xue2feng1、2,ZH U G ui2fen1、2,ZH ANG Hui2y ong3(1.C ollege of Chem istry and Environmental Sciences,Henan N ormal University,X inxiang453007,China;2.Henan K ey Laboratory for Environmental P ollution C ontrol,X inxiang453007,China;3.Department of Cell Biology,X inxiang M edical C ollege,X inxiang453003,China)Abstract:Adding calcareousness and fly2ash into s oil to change the pH and texture by pot experiment in the open air.The result showed the availability of heavy2metals was different in different s oils.F or fly2ash,the concentration of Cd,Pb,Zn was73%,72%,78%of s oil which was not dealed with s oil amendment.F or calcareousness,the concentration of Cd,Pb was81%,83%of s oil which was not dealed with s oil a2 mendment,but Zn was different from them.The effect of fly2ash was stronger than the calcareousness.I t was a better s oil amendment.K ey w ords:fly2ash;calcareousness;heavy2metals。

粉煤灰的资源化利用


产生过程
第二阶段
伴随着多孔性炭粒中的有 机质完全燃烧和温度的升高, 其中的矿物质也将脱水、分解、 氧化变成无机氧化物,此时的 煤灰颗粒变成多孔玻璃体,尽 管其形态大体上仍维持与多孔 炭粒相同,但比表面积明显地 小于多孔炭粒。
第三阶段

随着燃烧的进行,多孔玻璃体逐渐融收缩而形 成颗粒,其孔隙率不断降低,圆度不断提高,粒径不 断变小,最终由多孔玻璃体转变为一密度较高、粒径 较小的密实球体,颗粒比表面积下降为最小。不同粒 度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征 差别,小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。 最后形成的粉煤灰(其中80%~90%为飞灰, 10%~20%为炉底灰)是外观相似,颗粒较细而不均 匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中 最细的部分,炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒,或 是炉渣。这些东西有足够的重量,燃烧带跑到炉子的 底部。
锑Antimony
镉Cadmium
刺激眼部、心脏损伤,肺病
肺病,肾病,癌症
镍Nickel
硒Selenium
癌症,肺病,过敏反应
出生缺陷,影响儿童骨骼生长
产生过程
第一阶段

粉煤在开始燃烧时,其中气 化温度低的挥发分,首先自矿 物质与固体碳连接的缝隙间不 断逸出,使粉煤灰变成多孔型 炭粒。此时的煤灰,颗粒状态 基本保持原煤粉的不规则碎屑 状,但因多孔型性,使其表面 积更大。
组成:
我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、 Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、 MgO 、 K2O、 Na2O、SO3、MnO2等,此外还有P2O5等。 其中氧化硅、氧化钛来自黏土,岩页;氧化铁 主要来自黄铁矿;氧化镁和氧化钙来自与其相应的 碳酸盐和硫酸盐。

粉煤灰提取氧化铝的资源化利用

Vol.39,No.22021年2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization 0综合利用粉煤灰提取氧化铝的资源化利用于 波,邢鹏飞,李雅茹,都兴红(东北大学冶金学院,沈阳110819)摘要:粉煤灰富含多种有价金属元素,应用潜力极大。

为同时实现资源的综合利用与环境保护,人们可以 利用粉煤灰富集氧化铝并还原制备硅铁合金。

碳热还原法是新兴的从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法。

本文总结了利用酸法和碱法从粉煤灰中提取氧化铝的优缺点,然后着重从热力学角度分析了还原 过程可能发生的反应和氧化铁的添加对还原反应的澎响。

关键词:粉煤灰;碳热还原;氧化铝;铝硅合金中图分类号:TF654.4文献标识码:A 文章编号:1008-9500(2021)02-0077-04DOI: 10.3969力.issn. 1008-9500.2021.02.025Resource Utilization of Alumina Extracted from Fly AshYU Bo, XING Pengfei, LI Yarn, DU Xinghong(School of Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819, China)Abstract: Fly ash is rich in various valuable metal elements and has great application potential. In order to achievecomprehensive utilization of resources and environmental protection at the same time, people can use fly ash to enrich alumina and reduce to prepare Al-Si alloy. The carbothermic reduction method is an emerging method of extracting aluminafrom fly ash and preparing Al-Si alloy. This paper summarizes the advantages and disadvantages of extracting alumina fromfly ash by acid method and alkali method, and then focuses on the thermodynamic analysis of the possible reactions in the reduction process and the influence of the addition of iron oxide on the reduction reaction.Keywords: fly ash; carbothermic reduction; alumina; Al-Si alloy时将二氧化硅转化为含硅合金产品,带动粉煤灰的全资源化利用。

粉煤灰资源化利用原理及工艺

粉煤灰资源化利用原理及工艺一、粉煤灰资源化利用的原理粉煤灰是燃煤过程中产生的一种固体废弃物,含有大量的无机物质,如二氧化硅、氧化铝、氧化钙等。

通过合理的工艺和技术手段,可以将粉煤灰转化为有用的资源,实现其循环利用。

粉煤灰资源化利用的原理主要包括以下几个方面:1. 从粉煤灰中提取有价值的无机物质:通过物理或化学方法,将粉煤灰中的二氧化硅、氧化铝、氧化钙等无机物质提取出来,用于生产建筑材料、陶瓷制品等。

2. 利用粉煤灰进行固废填埋场的改良:将粉煤灰与土壤混合,改变土壤的物理和化学性质,提高土壤的保水、保肥和排水能力,减少土壤的渗透性和侵蚀性,从而提高固废填埋场的环境效益。

3. 利用粉煤灰进行环境修复:粉煤灰中的二氧化硅等无机物质具有吸附重金属离子的能力,可以用于修复受重金属污染的土壤和水体,减少对环境的污染。

4. 利用粉煤灰制备新型材料:将粉煤灰与其他原料进行混合,通过烧结、固化等工艺,制备出具有特殊性能的新型材料,如水泥、砖块、石膏板等,用于建筑、道路建设等领域。

二、粉煤灰资源化利用的工艺粉煤灰资源化利用的工艺主要包括以下几个步骤:1. 粉煤灰的收集和预处理:将燃煤过程中产生的粉煤灰进行收集,并进行初步处理,如除尘、干燥等,以提高后续工艺的效果。

2. 粉煤灰的物理或化学分离:根据粉煤灰中不同无机物质的特性,采用物理或化学方法进行分离,如重力分离、磁选、浮选等,以提取有价值的无机物质。

3. 粉煤灰的改性和固化:将提取出的无机物质与其他原料进行混合,经过改性处理,如添加胶凝剂、控制烧结温度等,使其具备特定的物理和化学性质,并固化成为新型材料。

4. 新型材料的制备:将改性固化后的粉煤灰与其他原料按一定比例混合,通过成型、烧结、固化等工艺制备出具有特殊性能的新型材料。

三、粉煤灰资源化利用的应用领域粉煤灰资源化利用在各个领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 建筑材料领域:利用粉煤灰制备的新型材料,如水泥、砖块、石膏板等,可以用于建筑、道路建设等领域,具有较好的强度、耐久性和环境友好性。

粉煤灰检测报告

粉煤灰检测报告目录1. 前言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 研究方法2. 检测样本采集2.1 样本来源2.2 采集过程3. 粉煤灰检测方法3.1 化学成分分析3.2 粒度分析3.3 重金属检测4. 检测结果分析4.1 化学成分结果4.2 粒度分析结果4.3 重金属含量分析5. 结论与展望5.1 结论总结5.2 研究展望1. 前言1.1 研究背景粉煤灰作为一种重要的工业废弃物,在环境保护和资源循环利用方面具有重要意义。

因此,对粉煤灰的化学成分、粒度以及重金属含量进行检测分析,对其合理利用具有重要意义。

1.2 研究目的本文旨在通过对粉煤灰进行检测分析,了解其具体的化学成分、粒度分布以及重金属含量,为粉煤灰的资源化利用提供科学依据。

1.3 研究方法本研究采用化学分析、粒度分析以及重金属检测等方法,对粉煤灰样本进行全面检测,并对检测结果进行分析。

2. 检测样本采集2.1 样本来源粉煤灰样本来源于工业生产过程中产生的废弃物,并经过严格筛选和采集。

2.2 采集过程样本采集过程中严格遵循相关标准操作流程,避免外界因素对样本的影响。

3. 粉煤灰检测方法3.1 化学成分分析采用化学分析方法,对粉煤灰样本中的主要化学成分进行定量分析,包括SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分的含量。

3.2 粒度分析通过粒度分析仪对粉煤灰进行颗粒大小和分布的测试,了解其物理性质。

3.3 重金属检测采用重金属检测仪器,对粉煤灰样本中重金属元素的含量进行检测,如铅、汞等。

4. 检测结果分析4.1 化学成分结果根据化学成分分析的结果,得出粉煤灰样本中各主要成分的含量,为下一步的资源化利用提供参考。

4.2 粒度分析结果通过粒度分析结果,分析粉煤灰的颗粒大小和分布情况,为工程应用提供依据。

4.3 重金属含量分析重金属检测结果分析,了解粉煤灰中重金属元素的含量,为环境安全评估提供数据支持。

5. 结论与展望5.1 结论总结综合化学成分、粒度分析以及重金属检测结果,得出对粉煤灰的结论,并提出相应建议。

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