粉煤灰

同义词
粉煤灰一般指飞灰（科技名词）
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产生原理
① 飞灰是古人将芦苇茎中薄膜烧成灰，放在不同律管里，置案上，密封门户，到某一气节，相应律管里的灰即会自行飞出，以此预测气节。[出处]：杜甫《小至》诗：“刺绣五文添弱线，吹葭六琯动浮灰。” 
②飞灰是煤粉在高温(1300～1500℃)中燃烧、冷却而形成。大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。部分颗粒因熔融时粘连，表面粗糙、棱角多呈蜂窝状组合粒子。一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒，有时也包括在水泥生产过程中悬浮在空气中的颗粒状物质。它的化学组成变化很大，与燃料类型、燃烧条件及集灰方式有关。例如：在燃烧煤的发电厂所得的飞灰中，除含有未烧尽的煤粒外，还含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素。飞灰对大气污染危害极大，必须采取设除尘装置等措施予以除去。可用作处理污水的吸附剂或助滤剂。
来源
生活垃圾焚烧
对我国两种占主导地位的焚烧炉炉型-炉排炉和流化床产生的焚烧飞灰进行分析,包括16个采用炉排炉的主要生活垃圾焚烧厂和部分使用流化床的生活垃圾焚烧厂,对焚烧飞灰从重金属含量,氯、硫、碱含量,二英含量方面对我国生活垃圾焚烧飞灰的性质做比较全面的归纳和总结。统计结果表明炉排炉焚烧飞灰重金属含量要高于流化床焚烧飞灰,Zn的最高含量在10倍以上,均值也在7倍左右,Cu的最高值为7倍,均值为3倍,Cd,Pb,Cr,Ni的均值为7倍,4倍,4倍和1.5倍。Hg的差别最小,高出30%;炉排炉焚烧飞灰的氯、硫、碱含量全面高于流化床焚烧飞灰,炉排炉焚烧飞灰和流化床焚烧飞灰的平均氯含量分别为15.41%,1.71%,SO3的平均含量分别为10.67%,2.875%,焚烧飞灰的K2O和Na2O含量接近,炉排炉焚烧飞灰的平均含量为6.06%,5.325%,流化床焚烧飞灰的平均含量为2.43%,2.63%,两种类型的焚烧飞灰在碱含量上差别没有氯、硫大;焚烧飞灰的二英含量差别巨大,炉排炉和流化床焚烧飞灰二英含量低值比较接近,而高值炉排炉焚烧飞灰要高出流化床焚烧飞灰很多。 
燃煤飞灰
在小型固定床试验台上开展了烟气成分对燃煤飞灰汞吸附影响的试验研究。结果表明:在CO2-O2-N2的体系中,单独加入SO2,飞灰的汞吸附能力表现出与SO2的浓度有密切的关系;单独加入0～100 ×10-6 HCl，随着HCl浓度的增加,飞灰的汞吸附能力逐渐增加,在50 ×10-6 左右达到最佳吸附效果,而后飞灰的汞吸附能力有所降低,但影响不大;单独加入NO,大大促进了飞灰对汞的吸附。HCl和SO2共同作用时,飞灰对汞的吸附效果要好于SO2单独存在时,但比HCl单独存在时要差一些;再加入NO后飞灰的汞吸附效率与吸附量都得到很大的提高。飞灰对Hg0的吸附是物理吸附与化学吸附双重作用的结果。
物质组成
又称粉煤灰或烟灰。由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。飞灰是煤粉进入1300～1500℃的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却而形成的。由于表面张力作用，飞灰大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。一部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒子。飞灰的化学组成与燃煤成分、煤粒粒度、锅炉型式、燃烧情况及收集方式等有关。其中主要物相是玻璃体，占50～80%; 所含晶体矿物主要有： 莫来石、α-石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等，此外还有少量未燃碳。飞灰的排放量与燃煤中的灰分直接有关。据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质对生物和人体造成危害。20世纪20年代开始，不少国家研究粉煤灰的处理和利用问题，已取得了一定的效果。
飞灰主要物相是玻璃体，占50%～80%；所含晶体矿物有莫来石、α-石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等，还有少量未燃的碳。飞灰的排放量与燃煤中的灰分含量有关。
应用
粉煤灰主要含二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)等，已广泛用于制水泥及制各种轻质建材。此外还可利用粉煤灰作漂珠及作为肥料和微量复合肥料。在工业方面可从粉煤灰中回收铁、碳、铜、锗和钪等多种物质。密度为1.5克/立方厘米。
危害
对人体
对国内四个不同的垃圾焚烧厂产生的飞灰进行物理及化学特性分析.四种飞灰在颗粒尺寸分布上有相似的规律,飞灰中重金属的质量分数分析结果表明采用纯垃圾焚烧的炉排炉飞灰中的质量分数高于掺煤混烧的流化床焚烧飞灰中的质量分数.随着飞灰颗粒尺寸的减小,飞灰中重金属的浓度呈现增加的趋势.飞灰的渗滤特性表明,飞灰中Ca质量分数越高,飞灰的酸中合能力越强,且重金属的渗出率受飞灰渗滤液的pH影响大,而在碱性渗滤条件下受飞灰中重金属质量分数的影响小. 
垃圾焚烧发电厂的焚烧飞灰进行粒径分级毒性分析研究。主要研究了粒径在35～1 000μm范围内的飞灰的腐蚀性和短期浸出毒性,包括Cr、Cd、Mg、Pb、Mn、Fe、Cu、Zn、Ni、Co等重金属,SO24-,Cl-,NO3--N和NO2--N,同时也研究了飞灰的物质组成和矿物特性。研究结果表明,所有粒径飞灰的浸出液pH值在12.3～12.5之间,属于有腐蚀性的危险废物,重金属Mg、Pb、Zn的浸出浓度最高,分别为168.78、53.94和86.40 mg/L。飞灰浸出液和含量最高分别达到8.87g/L和1.38 g/L,同时浸出液中测出一定量的硝态氮和亚硝态氮,证明飞灰吸附了垃圾焚烧过程中产生的氮氧化物气体。另外,研究得出飞灰的基本组成元素为Ca、Si、Cl、K、Na、S、Al、Mg和Fe,而重金属则以Zn、Pb、Mn、Cu、Cr等为主。矿物相主要为含硅和钙的化合物及NaCl和KCl等氯化物。 
对自然环境
应用能谱分析、灰熔点炉、XRD、压汞仪等仪器手段对国内外8种垃圾焚烧飞灰的成分、熔点、晶相结构、颗粒特性等物理化学性质进行了系统研究。研究表明,飞灰成分因为受原料、炉型、取样位置等因素影响而差异很大。由于飞灰的成分差异导致垃圾焚烧飞灰比煤灰更易于熔融,对熔融处理有利,这主要归因于飞灰中SiO2含量以及SiO2 Al2O3差异,熔点与SiO2含量存在正比关系;添加CaO实现助熔是有条件的,不同飞灰由于焚烧条件和飞灰成分不同导致晶相组成有一定差异;飞灰内部孔径主要分布于0.3μm～1.5μm范围内,飞灰的比表面积为20.5m2 g。 
除净飞灰
中国燃烧1t煤约产生250～300kg粉煤灰，大量粉煤灰进入大气会造成污染。主要用除尘器进行治理。
采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、比电阻测试仪和X射线衍射仪对锅炉燃烧水煤浆和煤粉产生的飞灰颗粒形态、粒度、比电阻和灰成分等静电除尘特性进行了定性和定量分析,并通过自制的除尘装置进行了静电除尘试验。结果表明:水煤浆飞灰颗粒形态多种多样,其中有未燃炭以及飘珠、微珠存在;粒径分布不均匀,且粗颗粒比例较多;飞灰中的主要成分为SiO2和Al2O3,占总质量的70%～90%;同一温度下,水煤浆飞灰的比电阻比煤粉飞灰低1～2个数量级;水煤浆飞灰的除尘效率高于煤粉飞灰,达98%;水煤浆飞灰比煤粉飞灰更有利于静电除尘。


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