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1、江苏谏壁电厂粉煤灰物质组分研究lg90年江苏誓电广蛤露拓白质垣舟研究230江苏谏壁电厂粉煤灰物质组分研究张慧敏(地矿部南京绿台岩矿测试中心,210018)摘要掰煤藏是火力发电厂粉煤燃烧后从斌囱里排放出来的飞灰.芽诔壁电厂粉煤灰主要由玻璃质微璩(Be.9嘶),磁璩(4.03嘶),嵌粒(8.36啊).粘土熟科(0.00嘶)蛆成,另还有少量岩屑.碎屑矿物受溶融玻璃等曲质.玻璃质擞璩可分为漂珠,轻珠,沉珠三类以轾珠为主.是轻质的铝硅酸盐材料.此外.磁殊.炭粒也是粉煤灰中可供利用的蛆分.本文对江苏谆壁电厂粉煤灰中各组分的特蛙进行丁论述.为其综台利用提供了依据.粉煤灰是火力发电厂粉煤燃烧后从烟囱里排放出来
2、的飞灰.随着我国电力工业的发展,耪煤灰的排放量与日俱增.每年排放的粉煤灰渣约4000万吨,其中30流入江河湖泊,造成河道淤塞,水质污染约15%进入大气,污染空气,大部分灰渣排入灰场,占地已达6万亩1,2e.大量的灰渣已成为火电工业基本建设的沉重负担.要化害为利,变废为宝,根本出路在于将这种废渣变为一种再生资源.我们对江苏谏壁电厂粉煤灰的物质组分进行研究,目的是查盟其成分和特点,为制定选别粉煤灰的生产流程提供可靠依据,达到综合开发利用这一资源的目的.一,粉煤灰的物质组分(一)珊媒灰的化学成分谏壁电厂粉煤灰的化学成分为()?$iO251.20,At2O328,48,Fe2OI7,09,TiO1,1
3、5,CaO3.00,MgO0,73,K2O1.16,KaiO0.27,灼减5.42.可见粉煤灰的化学成分主要是sio=和A1:O.,属铝质硅酸盐.(二)粉煤灰的固相物质成分诹壁电厂粉煤灰的周相成分相当复杂,种类繁多.经统计,有下列数种()t玻璃质微珠68.792,炭粒8.363,粘土熟料6.603,岩屑4,370,磁珠4.027,碳酸盐2.219,长石1.874,熔融玻璃1,833,石英1.733,黑云母0.080,赤铁矿0.033,氧化铝0.020,绢云母0.002,方石英0.002.此外,尚有极微量的黄铁矿,白铁矿,金红石,锆石,磷灰石,重晶石,辉石,绿帘石,锐铁矿,铸华,金属锌粒,金属铜
4、球球,碳硅石.二,主要固相组分的特征(一)玻璃质辙珠玻璃质微珠是谏壁电厂粉煤灰的主体成分,含量为68.79%.根据比重的大小,玻璃质微珠可分为漂珠,轻珠,沉珠三大类.1.凛珠漂珠是指漂浮在水面上的微珠.呈无色,白色,偶为棕色,棕黄色及斑点状杂色.大部分为单圆空心珠球,形似肥皂泡.壳薄,厚仅13m.无色的壳薄且均匀,表面光滑,透明,白色者表面粗糙,呈蜂窝状空腔,壳壁厚薄不均匀,半透明.漂珠其玻璃一油脂光泽,性脆但较硬,大部分为0.2一O.03.,mm.个别达0.46mm-小耆地质实礁宣第B軎景螭仅几微米.实测比重0.64,折光率1.5308(0.0015)a漂珠的化学成分见表1.裹1凛璩,轻璩,
5、熔融玻璃的化学成分()2.轻珠轻珠是指虽下沉,但经轻淘即能淘出的微珠.以白色为主,少量为浪褐色及斑点状杂色.这类微珠的含量最高,占原祥的56.大部分为单圆蜂窝状空腔璩球.球度不如漂珠好,部分呈椭球,偏球,歪球.表面粗糙,半透明一不透明.空腔内的气孔及收缩孔大小不一,形态不同,壳壁厚薄不均匀a壳壁厚从几微米列十几微米.玻璃一油脂光泽.轻珠大小见表2.表2表明,轻珠裹2玻璃爵徽璩曩磁珠粒度涮定一一_-_1_-_-l-一u_一一粒径分布率(嘶)(mmi祝珠总体玻璃徽珠磋璩分布在0.13ram以下的占93.39,特别是小比重采用静水力学法测定.睬漾珠外.所用试浪为王东云醇漂璩比重涮定浪为煤浊僵仍有少量
6、样品上浮螺所得比蕈为器珠比墓最太值.于0.034mm的分布率超过一半.实测比重1.34.折光率范围较广,但以N1.5335为主.轻珠的化学成分已到于表1.3.沉珠沉珠是措淘洗除去漂珠和轻珠的重部分微珠(不包括磁珠).这类微珠的含量占原样的11.绝大多数沉球为实心珠球.极少数呈厚壁单圆空心珠球,壳壁厚152Om.表面光滑,球度好.沉珠的大小已列于表2.表2结果表明,小于0.034mm的沉珠其分布率最高,迭64.33.沉珠呈现各种各样的颜色,成分也较复杂.根据颜色与成分,沉珠可分为浅色,棕色,黑色与含各种单矿物的沉珠.浅色沉珠呈无色,浅棕色,白色,个别绿色,浅蓝色.玻璃光泽,透明.实测比重2.42
7、2.71.折光率一部分为1.56O61.5710,另些为1.61931.6453.均质体.浅色沉珠含量占原样的5.70.电子探针分析结果见表3.棕色沉珠呈棕色,深棕色,紫色,少量紫黑色.透明半透明.实测比重2.74.折光率大多数为1_68g01.6904.少量高于1.724.均质体.棕色沉璩含量为1.52.电子探针分析结果见表3.这种微珠铁含量较高,眉铁,硅,铝质玻璃.黑色沉珠呈黑色,不透明.含量占啄样的2.89.实测比重3.82.具强电磁性.电子探针分析结果觅表3.这种微珠的化学成分较复杂,包括钙一铁,钡-铁,以及硅-铁的熔融玻璃.含针硅磷灰石沉珠呈无色.电子探针分析结果见表3.主要由硅,钙
8、,磷组成.含堇青石沉珠呈无色.堇青石在微珠中呈细粒状.电子探针分析结果见表3.含硬硅钙石|沉珠呈浅棕色.硬硅钙石在赦珠中呈纤维状.有的互相变叉,唱子.为盘属量探针分析结果见表3.含钛矿物沉珠呈棕红色,橙黄色,黄白色,灰蓝一灰色,少量深红色.不同色调是由于在微珠中不同的钛矿物引起的.其中有金红石沉璩,锐铁矿沉珠,白钛石沉珠.电子探针分析结果见表3.含莫来石沉珠以浅棕色为主,次为无色,棕色,在高倍显微镜下或透射电子显微镜下观察到玻珠中台有莫来石雏晶,呈放射状(或扇状),毛发状,针状,有的彼此交叉构成网状结构.含莫来石沉臻的含量占原样的1.92.(二)磁珠磁珠为具有强磁性的黑色珠球,含量为4.绝大多
9、数为实心珠球,少量为空心珠球.呈金属到暗金属光泽.表面光滑,球度较好.实测比重3.84.粒度测定结果参见表2.由表2可知,磁珠在0.13mm以下的分布率占95.97.磁珠的物相组成可分成磁铁矿,金属铁,赤铁矿和褐铁矿四种.以磁铁矿微珠为主,相对含量达9O.氧化后形成赤铁矿,褐铁矿微珠.磁珠的X一射线衍射分析见图1.图1磷珠的X射线衍鲥围谐1.磁铁矿徽珠坚黑色.金属光泽.磨光面好,反射率中等.在磁铁矿的解理缝中或边部有亦铁矿交代现象.在相当一部分磁珠中,磁铁矿微晶间嵌布有玻璃质,彼此构成似文象状,妒r条状,叶脉状,蔚状,粒状等鳍构.磁铁矿墙厦实睦盘第e卷簟埔微珠两处微区电子探针分析结果为(%)t
10、S:20,83,l4,38,AItOB7,94,7.62,Fe2O369.84,77.46,TiO0.29,O.30,CaO0.53,0.34.MgO0.14,0.06,O0.45,0.31,CriO80.08,0.05,VlO40.02,0.02.其总和分别为100.12及100.54%.2.金缺珠球这种珠球的含置极少.呈钢灰色至铁灰色.强金属光泽到金属光泽,具延展性.磨光面好,反射率高,为亮白色,均质.金属铁珠球常嵌布在玻璃微珠及熔融玻璃中,少数嵌布在磁铁矿或褐铁矿微珠中.电子探针分析结果(%)IFe99.94,A10.01,Cr0.12,V0.04,Si0.13.(三)熔融玻璃熔融玻璃是
11、指不成珠球的炉渣.其含置为1.83%.呈棕黄色,灰黄色和浅褐色,少量黑色,棕红色.大部分半透明,压碎后透明.具玻璃一搪瓷光泽,实比重1.81.折光率1.5504(0.0015).颗粒粗大,绝大部分大干0.4ram.在高倍显微镜下常见到针状,棒状的冀来石微晶.其来石微晶常彼托交叉形成骨架状和网状结构.因晶体极为细小,未作其它工作.熔融玻璃化学成分见表l.(四)炭粒炭粒的含量为8.36%呈黑色,大部分为半浑圆粒状,少数为半棱角状.具多孔结构,有的已成为蜂窝状.具半金属一金属光泽.实测比重0.98.炭粒中夹有少量细小的石英和玻珠杂质.炭粒大小以0.13-0.034ram最多.炭粒成分除少量未燃尽的煤
12、屑外,大部分为石墨.但在石墨的解理缝见有无定形碳.由X一射线衍射分析证实(图2).圈2羹鞋曲X射战衍射图谱石墨在反光镜下为细小鳞片状和长条状<有弯曲现象),呈定向排列或作杂乱分布.(五)粘土熟料和岩属牯土熟料是指粘土矿物煅烧后,形成无定形铝硅酸盐隐晶质及非晶质的似陶瓷状物质,为次滚圆和次棱角状颗粒,少数为板条状.实心者致密坚硬,少数具多孔结构,但仍较坚硬.这部分物质含量为6.60.里白色,灰白色.油脂到搪瓷光泽.不透明,压碎后半透明,均质体,折光率N1.5604.岩屑含量为487%.主要为页岩和粉砂岩碎屑,少量片岩岩屑.其主要组成矿物为石英,长石及云母.由于受到热力作用而发生不同程度的非
13、晶质化,周而这类矿物若隐-若现.粘土熟料和岩屑的颗粒较粗,以0.2一O.65mm为最多.(六)氧化铝粉煤灰中已发现有两种氧化铝变体,尽管它们含量极少.i的.卑江苏谆壁电厂柑煤灰物质组分研究驺其中一种氧化铝的Ne=I.760而确认为z-Alt0t即剐玉.呈淡紫红色,肉色,少量为灰蓝色.粒状,透明,金刚光泽.另一种氧化铝尚不能确定其种属.其化学成分几乎为AltO.同一颗粒三处微区电子探针测得AI:O.的含量分别为():100.34,96.52,92.93,能谱分析仅出现铝.X射线粉晶数据也跟dAlzOa相似,其I(d)为:7(3.47),9(2.55),5(2.38),1O(2.08),6(1.7
14、36),10(1.60),5(1.403)7(1.372),但其折射率Ne=1.600,No=I.60G(0.005),明显较z-A12O3低得多,同时也比日一AIO.(Ne:1.630I.640,N0=1.6681.678)低而y-A1i0a刚为均质,其N=1736r.因此,根据折射率均不能跟a,8,Y兰种AlzO.变体比较目前对此尚不能作出台理的解释,有待进一步探讨.这种氧亿铝变体呈乳白色或杂以蓝色和灰紫色.呈板状,片状.半透明.珍珠光泽金刚光泽.三,综合利用粉煤灰中的有用物质目前,我上海市和江苏省已把粉煤获用于筑路.武汉市利用电厂的粉煤灰渣成功地制成了质轻,保温,隔热的粉煤灰充气混凝土砌
15、块.为了提高榜煤灰综合开发利用的价值,从上述物质组分研究说明,只要采用合理的加工工艺,可以从粉煤灰中综台提取玻璃质微珠,炭粒,磁珠等有用物质,然后根据各自的特性应用于不同的工业部1.从粉煤灰中选出的大量玻璃质微珠,具有颗粒细小,质轻,表面压强高,阻燃性好的特点同时具有良好的耐酸,耐高温的特性l还具有绝缘性,热稳定性,流淌性好的优异功能.是一种多用造的新型材料,可广泛用于塑料,橡胶,涂料,玻璃钢,炸药密度词节剂,催化莉,耐火,保温,消音,海洋开发,石油开发,人造革,人造大理石和其它建筑材料等方面r.河南平顶山市已将粉煤获应用于人造犬理石及高强轻质耐火砖r.亦有人使用江苏谏壁电广的漂珠作保温隔热材
16、料.粉煤灰中的炭粒,挥发分及含硫量均较低,粒度细,具有多孔结构,可用来代替优质烟煤生产活性炭还可用作橡胶的半补强剂.粉煤灰中的磁珠,由于粒度均匀,细而且重,很适合作为重介质洗煤的优质介质也可作为磁性塑料的填料.综上所述,综台利用耪煤灰中的有用物质是大有可为的.不仅可以解决火电厂大量排放粉煤灰所造成的诸多问题,而且将为节能,环境保护以及台理利用资源等方面剖造更有利的条件.所以,进一步研究,和用粉煤灰无疑是颇具现实意史的重要课题.参考文献1关明A.环境工程.(4),30(I9s6)2曹员弱c等,环境工程,(4),44(】98B)3中国地质科学皖地矿所编着透明矿物显镊镜鉴定表,240.3.94页地质出版社.】07年.4赵万智等嫡,锆晶蝻岩石学3%爱.上海科技出版甚.,960年,53郭袜鸿,矿产保护与利用,(5).49(t988)(收稿日期】03008.30)
