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提升高铝粉煤灰、煤矸石附加值刻不容缓

2021-02-13 07:32 作者:火博app 点击:

  北极星固废网讯:“煤都”朔州,煤储量500亿吨,名不虚传。更其可贵的是,朔州煤属高铝煤。煤灰中氧化铝含量高达40--50%,为国内外罕见,专家、业者自不难分析核算出其潜在价值。

  资料显示,朔州地区所产煤的灰份中,氧化铝含量普遍较高,高于高岭土,而含氧化铁却相对较低。经对平鲁一矿、二矿及怀仁吴家窑煤矿等三矿煤灰的化学成分进行化验分析,结果氧化铝含量依次为:45.73%,41.24%,54.22%。氧化铁含量分别为:2.4%,0.44%,0.80%。对电厂排放的粉煤灰进行化学成分验证,结果类似。灰中氧化铝含量为42%,氧化铁含量为3.41%。但电厂所用煤并非取自上述三矿,而是来自附近煤矿。这足以证明朔州煤灰份中含氧化铝高的特点,具有相当广泛性、普遍性。经验证煤矸石中氧化铝含量同样很高,也在40%以上。这是朔州煤的天赐优势,如能合理开发,综合利用,其经济效益、生态效益、社会效益一目了然。

  粉煤灰、煤石干石中氧化铝含量,标示着原煤灰份和煤矸石的矿物成分。氧化铝含量28%以上,显示矿物成分主要是以高岭石为主的铝硅酸盐,含量越高其矿物成分份额越大,开发利用价值也越大。含氧化铝40%以上的粉煤灰、煤矸石,其原煤灰份的矿物成分,以铝硅酸盐为主及小量一水铝石,铝硅盐酸含量可达80%以上,可视同高硅铝矿,运用预脱硅方法将氧化铝、氧化硅分别提取。粉煤灰因经高温煅烧,大部分氧化硅活性消失,常温常压情况下活性硅提出率仅为12%上下。以托克托电厂排放粉煤灰为例,灰中氧化铝含量为54.77%,氧化硅含量为36.5%,铝硅比为1.51,经常温常压预脱硅后,铝硅比上升为2.2,提取活性硅约为11.6%,约占氧化硅总量的32%。山西国能神州高科技公司,在加工处理含氧化铝42%的高铝粉煤灰时,氧化硅脱取率高达50%。至于煤矸石,倘煅烧温度适宜,采用新方法,氧化铝、氧化硅提取率均可达到90%以上。如上所述,经对朔州粉煤灰、煤矸石及原煤灰份的化验分析证实:氧化铝含量都在40%以上,铝硅酸盐中主要成分是高岭石,可按高岭石预脱硅方式进行资源化加工处理。

  在700℃时脱去结晶水,晶格破坏,由晶体转化为无定形非晶体,具有一定活性,随温度上升,活性增强,950℃时活性最高,高于950℃时重新结晶,活性消失。由于矿物理化性能不同,受热方法不同,世界各国试验结果也不同,匈牙利试验结果为1050--1100℃,德国试验结果为900--1000℃,美国则为970℃。我国国内也曾进行过类似试验,认为900--950℃氧化硅活性最高。但也有例外,山西柳林某企业,在煅烧煤矸石时,认定860℃较为适宜,氧化硅活性率最高,高于900℃时活性反降。由此可见,选用最佳煅烧温度、时间必须经试验确定。

  而氧化铝受热后,虽其比表面增大,具有一定活性,但不能在常压常温条件下溶于氢氧化纳溶液,从而就可以预脱硅方式将其分别提取。

  朔州市规划在十二五未,所产煤全部经过洗选,洗选率达

  100%。这是一个科学、合理、明智的举措。经洗选的中、低等级动力煤上升为优质动力煤,售价上升、物流量减少同时,电厂的单耗降低,二氧化碳、二氧化硫排放降低,灰霾排放减少,而朔州市自身又可在洗选矸上做文章下功夫。初略估算年可创产值上千亿元,可以圆满实现“走出一条发展煤、依托煤、延伸煤、超越煤的循环经济之路”的雄心壮志,完美圆满“十二五”全市煤炭产业振兴发展和建设“两宜城市”的朔州梦。

  资料显示全市地方煤矿产能“十二五”末达上亿吨,经重组整合50座矿,平均每座产能200万吨/年,平朔煤矿2010年产量突破1亿吨,“十二五”末产能将达1.4亿吨,加同煤集团、其他企业所办矿,“十二五”末总产能约2亿吨。受各地禁煤、减煤大环境影响,产量、销量均将下降,预计洗选矸为2500万吨以上。可创产值大致如下:

  采用煤矸石发电同时热激活矸中矿物方式,发电选用循环流化床锅炉,温度控制在850950℃之间,矸石中氧化铝、氧化硅实收率均按90%计,吨矸可产氧化铝300公斤,氧化硅370公斤,发电参照全国平均数计(80%用于发电,每吨矸平均发电800度);2500万吨矸石年可产氧化铝750万吨,活性硅900万吨,发电160亿度,此外还可利用怀仁铝硅比1.5以上的矸石和高铝煤,炼制铝硅钛中间合金20万吨,铝硅铁、煤--沥青焦适量,另加余碴、脱硫石膏粉,消纳高铝粉煤灰500万吨,合计创产值上千亿元。由于高岭土储量、消费量均未查清,未计算在内。总之,按物尽其用,最大限度资源产出价值理念,加工处理煤孪生固体废弃物,使其经济效益、生态效益、社会效益与煤并肩而立,那将是循环经济开拓创新、结构调整、转型升级的重大创举,也将成为行业典范。

  自然,这里所说不过是一种设想。纸上谈兵。要真正把设想转化为现实,还必须有付出。付出的难度不在财力方面,也不在技术方面,而在观念转变。多年来人们以粉煤灰、煤矸石制取水泥、建材己习与性成,根深蒂固,要弃旧开新,没有攻坚克难、开拓创新的勇气,转型升级的意愿、理念,是做不到的。前几年,笔者曾两次试图向一家生产建材的大企业,推荐以微波--拜耳法加工处理朔州高铝粉煤灰,从中提出高附加值有价成分,两次都被拒绝。因而笔者建议,最好由地方政府以财政出资予以支持。以顶层设计,样板示范,予以推广。有报道称:朔州市每年财政专项补贴资金上亿元,而微波一拜耳法试验费用,50万元己足够。自然有势力、有意向的企业也不妨一试。

  微波拜耳法,虽有专利可用,但由于各地粉煤灰、煤矸石理化性能不同,最好是自己试验。朔州地区完全有此能力。

  资料显示,以微波--拜耳法加工处理普通粉煤灰制取氧化铝时,在常压低温(100℃)条件下,氧化铝溶出率可达85%以上,在处理煤矸石时,由于选用循环流化床锅炉,煅烧温度低,煅烧时间长,灰碴可二次溶出,氧化铝溶出率可达90%以上。小型试验,笔者曾与国内从事粉煤灰开发利用试验多年的专家进行过交谈,所需50万元,其中试验费20万、微波加速器购置费20多万。倘试验成功,就可不走石灰石烧结法、酸法的老路,克服其造成的负面影响,大幅度减少投资,降低成本,避免二次污染,实行清洁生产,真正实现资源化、无害化、减量化,为高铝粉煤灰、煤矸石合理定位,区别对待,做到物尽其用,求取资源价值最大化,消除有价资源浪费、流失现象,走上科学可持续发展的康壮大道,造福一方!

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