发电厂粉煤灰贵金属元素的回收利用.docx

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1、发电厂粉煤灰贵金属元素的回收利用目录1 .序言12 .粉煤灰的分类与理化性质23 .粉煤灰利用新技术23.1.合成13X沸石分子筛23.2.提取贵重元素31.3. 合成复合材料34 .发电厂粉煤灰含有什么贵金属元素44. 1.银(Ag)45. 2.金(AU)46. 3.伯(Pt)47. 4.杷(Pd)45 .目前粉煤灰利用存在的问题和展望51 .序后电厂的粉煤灰中含有Ga、Nb、REE、1i等稀有金属元素。电厂粉煤灰中的金属元素主要是铁、铝、锦、钛、银、帆,另外还含有极少量的稀有金属元素，具体成分依据不同地点电厂原料不同而不同。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的

2、主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、A1203FeOFe2O3CaO、Tio2等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。但粉煤灰可资源化利用，如作为混凝土的掺合料等。下面介绍一下发电厂粉煤灰中含有的主要贵金属元素及它们的分布规律。粉煤灰是一种可再利用的工业固体废弃物。简要分析了近几年国内外粉煤灰利用新技术，讨论了其中存在的问题，并对未来研究工作进行了展望。粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废弃物。从1914年An

3、on发现粉煤灰的火山灰特性，到1933年REDaViS进行粉煤灰混凝土的应用研究，至今已有七十多年的科学研究和技术开发历史。在当今世界范围内，把粉煤灰看做是一种重要的资源已被越来越多的人所接受。与日本等发达国家80%的利用率相比，我国的粉煤灰利用率不足50%。据不完全统计，截止到2000年，我国粉煤灰排放量达到1.6亿t,贮灰占地达3.3万hm2,历年排放总量达到10亿t以上，而且每年正以1千万吨的速度增加。粉煤灰露天堆放不仅占用耕地，污染大气，而且随降水渗入地下则会污染水源。据国内外研究发现，粉煤灰渗入地下会造成水体PH升高，同时格、碎等重金属含量大量超标，严重危害人类的生存环境，因此合理利

4、用粉煤灰资源具有十分最要的社会意义。2 .粉煤灰的分类与理化性质国内粉煤灰目前尚无公认的分类方法，只是笼统地将Cac）含量较高的粉煤灰称之为高钙粉煤灰,反之则称为低钙粉煤灰。美国自1977年开始在ASTMC618中将粉煤灰分为F类灰和C类灰。F类粉煤灰通常是由燃烧无烟煤或烟煤所得，具有火山灰活性，相当于我国的低钙粉煤灰；C类粉煤灰通常是由燃烧褐煤或次烟煤所得，除具有火山灰活性之外，同时具有胶凝性，相当于我国的高钙粉煤灰。另外还有McCarthy分类法（见表1）、Majko分类法（见表2）等。粉煤灰是一种松散的固体集合物，含有硅、铝、铁、钙、镁等元素的氧化物（主要是SiO2和A12O3）以及一些

5、微量元素、稀有元素组成的细颗粒，还含有少量未燃烧或燃烧不完全的炭粒，比重为2.152.36gcm3,容重为562947kgm3,比表面积为31833980cm2g0冷却后的粉煤灰可以分为玻璃体及晶体矿物两大类，矿物主要有莫来石（3A12O32SiO2）、石英、磁铁矿和赤铁矿等。粉煤灰的化学组成以及波动范围如下:Si0240%60%,A120320%30%,Fe2O34%10%（高者15%20%）,CaO2.5%7%（高者15%20%）,Mgoo.5%2.5%,Na20+K200.5%2.5%,SO20.1%1.5%（高者4%6%）,烧失量3%30%。本文将扼要介绍近几年国内外粉煤灰综合利用的新

6、进展，并对我国我国粉煤灰的综合利用提出一些粗浅的见解。3 .粉煤灰利用新技术3.1.合成13X沸石分子筛粉煤灰和沸石在组成结构上具有相似性，沸石具有多孔性和不饱和价态的特殊结构，对离子型污染物具有良好的吸附性，且经粉煤灰合成沸石处理的废水不会造成二次污染粉。煤灰合成沸石的研究，从Ho11er和Wrisching开始至今已有20年的历史，科学工作者采取不同的工艺方法开展制备沸石的研究。主要方法有两类：其一是化工原料合成法，其二是天然原料合成法。章西焕等开创性的借鉴钾长石粉合成13X沸石的工艺，在粉煤灰中加入碳酸钠粉磨后，首先进行焙烧处理，然后进行水热合成，得到了纯度较高的13X沸石。通过对合成样

7、品的X射线粉末衍射、红外光谱分析和差热分析，合成沸石的纯度较高，具有优良的热稳定性，吸附量达到国家化学工业产品标准。此方法具有工艺简单，容易控制，产率高，无污染等优点。3. 2.提取贵重兀素粉煤灰在实际应用中，一般用于建筑工程、基础工程和农业领域，将其作为生产建筑材料的原料或改良土壤的原料，虽然用量大，但存在技术含量低等问题。粉煤灰中含有错(Ge)、钱(Ga)、钿(V)等贵重元素，所以从粉煤灰中提取这些贵金属产品，以高附加值产品为导向的开发应用是粉煤灰应用未来发展的一个方向。错属于珍贵的稀有元素，错及其化合物广泛用于半导体材料、光学材料、石油化工、医学及军事等领域。时文中等采用氯化镂氯化一二酰

8、异羟肠酸萃取法从粉煤灰中提取铭.即用氯化钱氯化粉煤灰中的钻，使铭以氯化物的形式挥发富集，用浓度小于6mo11的盐酸溶液吸收富集水解GeC14得到氧化钻，钻的氯化回收率大于81.5%。试验表明，氯化镂氯化焙烧一DHYA萃取法提取粉煤灰中倍的综合回收率大于95%o钱作为一种稀有元素，在半导体器件、阴极蒸汽灯等领域被广泛应用。在自然界中钱的分布很广，但数量极微，粉煤灰中线量约30gg,具有一定的回收利用价值。因此，对粉煤灰中铁的检测具有重要意义。曾青云利用稼及其盐容易与酸反应生成可溶性盐而进入溶液的特性，将粉煤灰在一定的条件下进行焚烧，然后用酸浸出，再进一步提炼合格的金属钱。3.3.合成复合材料近年

9、来，国外对粉煤灰在铝基复合材料方面的研究较多，ROhatgiPK等人用压力渗透法制备了铝基复合材料。ShenDS、SurappaMKfSUrajR等也都对粉煤灰的综合利用及其在铝合金方面的应用进行了研究。王庆平等采用粉末冶金法成功制备了煤粉灰颗粒增强铝基复合材料。研究发现，随着粉煤灰质量分数的增加，复合材料的密度逐渐降低;当所加粉煤灰颗粒的质量分数在10%以下时复合材料的硬度HV为70左右，超过10%时硬度开始下降，可能原因是复合材料孔隙率增加。等径角挤压(Equaichanne1Angu1arPressing,ECAP)技术制备超细晶材料已成为材料领域的一个研究热点，X.Wu,KXia采用背

10、压式等径角增强(BackpressureEquaichanne1Angu1arConso1idation,BP-ECAC)技术，在常温条件下制备出了粉煤灰增强铝基复合材料，大大降低了反应温度，提高了效率，节约了成本。4,发电厂粉煤灰含有什么贵金属元素41银(Ag)银是一种稀有的贵金属元素，其在煤中的含量通常不高于3mgkg.银一般以自由元素的形式出现，也可以微量存在于硫化物、黑云母等矿物中。银的分布规律与粉煤灰的产生工艺和除尘方式有关。一般来说，电除尘工艺获得的粉煤灰中的银含量较高，可能达到1020mgkg以上。4. 2.金(AU)金是一种非常珍贵的贵金属元素，在地球上含量极为稀少。在煤中含量

11、一般在13gkg以下，存在于云母状铁矿、硫化物等矿物中。相对于其他元素,煤中的金是一种相对稳定的元素，它不容易被挥发和分解，故只存在于煤中并不容易被释放出来。4. 3.钳(Pt)钳是一种高性能贵金属元素，具有重量轻、硬度高、耐腐蚀、耐高温等特点。在煤中，钳的含量通常在百万亿分之一的水平。钳元素多以自然元素的形式存在，也可存在于含有硫、铁和能导电的煤中。伯在煤中一般分布比较均匀，与煤的种类和燃烧工艺协同影响其含量。4. 4.钿(Pd)钿是一种具有极高价值的贵金属元素，与钳族元素和银等金属元素具有不同的合金性能。在煤中含量一般在几百亿分之一到百万亿分之一之间。钿存在于硫化物、火山熔岩中等。在煤炭中

12、，钿的分布规律也与煤的种类和燃烧工艺等因素有关。综上所述，发电厂粉煤灰中含有的贵金属元素主要包括银、金、伯、把等。尽管这些元素的含量非常微小，但若能精细提取利用，将会对资源环境保护和经济发展带来极大的帮助。目前，国内外已经开展了一系列对煤中贵金属元素的提取及利用研究，并取得了重要进展。5.目前粉煤灰利用存在的问题和展望粉煤灰是具有综合利用价值的资源，己广泛应用于水泥和混凝土、道路和工程填筑、烧制与非烧制制品、农业等领域，但是有的技术还不成熟，还需继续深入研究；有的产品技术过关，但原料和产品国家尚无此类标准，厂家无章可循;部分成果缺乏有力的市场开发，造成产品挤压。2008年是完成“十一五”节能减排约束性目标的关键一年，温家宝总理在今年政府工作报告中明确指出，“开放和推广节约、替代、循环利用资源和治理污染的先进技术，实施节能减排重大技术和示范工程。”因此应提倡排灰单位和高等院校、科研机构合作，积极开展粉煤灰的精细利用研究，如：处理工业废水，制造防腐蚀材料、微晶玻璃以及反光玻璃等，积极采用国际先进技术和装备，不断提高我国的粉煤灰利用水平。