燃煤电厂粉煤灰的综合利用
任课教师：杨家宽
一、粉煤灰的产生
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种火山灰 质混合材料。 煤粉在炉膛中高温悬浮燃烧，可燃部分绝大部分 在炉内烧尽，不燃部分（主要为灰分）大量混杂
在高温烟气中排出，被捕集的颗粒物称为粉煤灰
（80~90%）；少量从炉底排出，被称为炉底渣，
或底灰(10%)。
硅酸盐水泥区 C3S C2S
CaO
C3A
Al2O3
硅酸盐水泥的水化和硬化
硅酸三钙的水化
3CaO· 2 +nH2O=xCaO · 2 · 2O+(3SiO SiO yH x)Ca(OH)2
硅酸二钙的水化
2CaO· 2 +mH2O=xCaO · 2 · 2O+(2SiO SiO yH x)Ca(OH)2
1、粉煤灰硅酸盐水泥（掺量20~40%）
生料制备
熟料煅烧
石膏 粉煤灰 外加剂Fra bibliotek水泥粉磨
加入量20~40%
粉煤灰硅酸盐水泥
粉煤灰的活性
粉煤灰的活性是指粉煤灰中活性氧化硅、活性氧 化铝，其本身无水硬性，但是在与石灰和水的 混合后，在少量石膏的激发下，生成水化硅酸 钙、硅酸铝。
mCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O→mCaO· SiO2 · H2O n
外加剂
轮碾搅拌 皮带输送机
水泥
压制成型
养 护
成 品
典型生产线布置
典型生产线布置
八孔制砖机
液压式多功能砖机
QTJ4-12型砌块机
蒸压釜
恒通源公司引进德国全自动液压砖机
多种非烧结砖产品
粉煤灰加气混凝土砌块
粉煤灰加气混凝土砌块样品
粉煤灰加气混凝土砌块原料
粉煤灰加气混凝土砌块及屋面板
减少水化热，减少裂纹 改善易和性，增加流动性
提高终强度
减少干收缩，提高抗渗性
粉煤灰砖
粉煤灰烧结砖 粉煤灰蒸养砖
粉煤灰免烧砖
粉煤灰硅酸盐砌块（预制板）
粉煤灰密实砌块 泡沫粉煤灰砌块 粉煤灰大型轻质墙板
工艺路线
煤灰或炉渣 骨料 石膏 生石灰
斗式提升机
强制搅拌机
陈化堆放
二、粉煤灰的组成
我国一般低钙粉煤灰的化学成分
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
百分含 量（%）
40~ 60
17~ 35
Na2O 烧失 K2O 量 2~15 1~10 0.5~ 0.1~ 0.5~ 1~26 2 2 4
燃煤的成分
煤粉的粒径
燃烧方式
材料的分类
金属材料
陶瓷材料
土壤改良剂——孔隙大、比表面积
大、保温保水能力强 微量元素——硅、钙、铁、锌等 农药载体
（四）粉煤灰在工业原料中的应用
类型 应用领域 现阶段应用 情况 保温绝热材料 已大量应用 塑料填料 已大量应用 过滤材料 研究阶段 含汞、铬污水处理剂 研究阶段 工业 微珠银屏 研究阶段 原料 提取硅、铝、铁、炭 研究阶段 浇铸模具保温材料 研究阶段 制瓷砖和大理石装饰板 已生产 烧制陶瓷及工艺品 已生产 用量 少量 少量 少量 少量 少量 少中量 少中量 少中量 少中量
浮选法回收湿排灰中的炭粒
煤灰 水
细磨
药剂 搅拌 浮选（粗）
浮选（精）
尾渣
中煤
精煤
粉煤灰分选空心玻璃漂珠
保温、绝热材料 塑料的填料
催化剂载体
绝缘材料
粉煤灰在环保材料中应用 粉煤灰制絮凝剂
含油废水
吸附重金属离子 吸附脱色材料
（二）粉煤灰在土建工程和填 充土中的应用
类 型 土 建 工 程
填 充 土
应用领域
筑路工程 大坝工程 港湾工程 隧道工程 低洼地或建筑场 地 矿坑回填
现阶段应用情况 用量
已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 大量 大量 大量 大量 大量 大量
粉煤灰代替砂石、粘土作土建基层材料
粉煤灰在生产水泥中应用
水泥——凡细磨成粉末状，加入适量水后， 可成为塑性浆体，既可以在空气中硬化， 又能在水中硬化，并能将砂、石等材料 牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料， 通称为水泥。
硅酸盐水泥——凡由硅酸盐水泥熟
料、适量石膏磨细制成的水硬性胶 凝材料。
硅酸盐水泥熟料——凡以适当成分
的生料烧至部分熔融，所得以硅酸 钙为主要成分的产物称为硅酸盐水 泥熟料（简称熟料）。
粉煤灰（Fly Ash）产生示意图
烟气
粉煤灰
炉底灰
粉煤灰的排灰方式
干排灰
直接输入灰仓
湿排灰
高压水力输送
粉煤灰的产量
1座10万千瓦装机容量的发电厂一年排出10万吨 粉煤灰。
1995年，1.02亿吨，利用0.34亿吨，利用率33%，
占地34万亩。 2000年，1.53亿吨，累计存放11.1亿吨，占地60 多万亩。
高级公路路基 修筑堤坝——三门峡、刘家峡、秦
山核电站、北京亚运工程 矿井回填、复垦
（三）粉煤灰在农业和渔业中的应 用
类 型 农 业 及 渔 业 应用领域 改良土壤 烧制农肥 人工鱼礁 现阶段应用情 况 已大量应用 国内研究试用 国内研究试用 用量 大量 少中量 中量
粉煤灰在农业中应用
水泥的生产工艺流程
石灰质
粘土质
较正原料 部分熔融
生料制备
熟料煅烧
石膏 混合材料
水泥粉磨
外加剂
尾砂生产水泥流程
水泥熟料的矿物组成
硅酸三钙：3CaO· 2——C3S SiO 硅酸二钙：2 CaO· 2——C2S SiO 铝酸三钙：3CaO · 2O3——C3A Al 铁铝酸四钙：4CaO · 2O3 · 2O3 Al Fe SiO2

水泥标号——42.5、52.5、62.5、72.5
标号 42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R 72.5R 抗压强度（kg/cm2） 3天 7天 28天 180 270 425 224 —— 425 230 340 525 275 —— 525 290 430 625 326 —— 625 377 —— 725
大部分 工业固废
有机高分子材料
粉煤灰的颗粒组成
球形颗粒——沉珠（25%）
不规则多孔颗粒
多孔炭粒（5%） 多孔铝硅玻璃体——漂珠（70%）
三、粉煤灰资源化技术
建筑材料
土建工程
填充土
农业 工业原料
（一）粉煤灰在建材中应用
类型 应用领域 生产水泥 烧结砖 烧结煤灰陶粒 烧结块状粗骨料 建筑 蒸养砖 材料 砌块和大墙板 加气混凝土 混凝土掺料 砌筑砂浆掺料 现阶段应用情况 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 已大量应用 用量 大量 大量 大量 大量 大量 大量 大量 大量 大量
mCa(OH)2+ Al2O3 +(n-1)H2O→mCaO· Al2O3 · H2O n
2、普通硅酸盐水泥（掺量<15%） 3、低标号砌块水泥（掺量60~70% ）
4、无熟料水泥（掺量90%以上 ）
粉煤灰 石灰 石膏
粉煤灰无熟料水泥
粉煤灰混凝土
骨料
硅酸盐水泥 粉煤灰
砂
石
混凝土
粉煤灰混凝土
粉煤灰混凝土的特点