30万吨粉煤灰高值化综合利用设计

一、设计依据

粉煤灰利用现状：

受基础设施建设投资和房地产行业影响，2015年建材行业市场下滑严重，水泥、商砼及墙体材料企业粉煤灰的市场需求下降，销量和价格下滑幅度较大。因此新常态下产品应着眼于提高性能和附加值，保持产品的高性价比，进一步开拓市场。

粉煤灰传统市场的销售区域除满足周边水泥厂外，很大部分进入商砼市场，另外在周边道路工程也有部分应用。

商砼企业Ⅰ级灰尤其是分选Ⅰ级灰可以较大掺量利用；在保证商砼性能的前提下，成本优势很明显，价格也高于普通细灰；

超细活化灰可以更大掺量利用，性价比更明显。广泛用于高性能绿色混凝土。

粉煤灰微珠具有隔热保温、耐火阻燃、隔音轻质、吸附过滤等特性，可以生产新型墙体材料、干混砂浆，环境净化材料等。

超细微珠或超细粉煤灰经表面改性后做化工橡塑填料，利用发电后的余热蒸汽做动力，以其超高性价比可广泛替代无机或矿物填料，此项技术市场前景广阔。

市场机遇：

以粉煤灰特有的理化性能，低成本开发Ⅰ级灰；超细活化灰；超细微珠灰；超细化工橡塑填料灰等高性能高附加值的粉煤灰产品，将有广阔的市场前景。

二、实施方案

综合对粉煤灰的市场分析，可按照以下设计方案分步实施。

三、高值化综合利用方案的环保节能特点

（一）、环保

1、全封闭输送、生产；除尘负压设计，使生产现场无粉尘外溢，环境清洁。

2、全过程干法生产，零污水、零固废排放。

3、设备磨损小、能耗低、噪音低，满足相关要求。

（二）、节能

1、蒸汽磨采用发电的余热蒸汽生产，成本低廉，节能优势显著。

2、分选和改性设备采用国内专利的成熟工艺先进设备，产品质量高，节能效果明显。

四、工艺说明

（一）原灰分选：

将原灰全部通过高效选粉机选出Ⅰ级灰，比传统磨细Ⅰ级灰的成本低、需水量低、活性高、使用性能好，在商砼中可实现30%以上较大掺量利用。

分选后的粗灰进入蒸汽磨低成本再加工，也可直接销售一部分。

（二）微珠分选：

 采用超细分级机从Ⅰ级灰中经济性的选出D97,5-30um的微珠，粒度可调。

粉煤灰微珠具有隔热保温、耐火阻燃、隔音轻质、吸附过滤等特性，可以生产新型墙体材料、干混砂浆，环境净化材料等，比用作商砼中附加值高。

 10um以细的超细微珠经表面改性后可以用作橡塑填料，提高阻燃、抗冲击、可加工性能等，也可以部分替代氢氧化镁、氢氧化铝、磷系等无机阻燃填料。

分级后剩余的粗灰由于是从分选一级灰中得到，其珠体含量高、形状好，残炭等不定形物少。比普通粗灰、原状灰或二级灰起到更好的滚珠效应、更高的活性、更低的需水量。因此可以作为二级灰直接销售，性能明显优于普通二级灰；也可以作为水泥厂的粉磨辅料，进一步降低粉磨成本，提高水泥质量；还可以用于制砖、砌块、板材等建材，广泛用于道路、墙体材料，性能明显优于普通粗灰或原状灰。

（三）粗灰磨细

颗粒学认为，粉煤灰的粒度及其分布、颗粒形貌或比表面积决定其应用性质和行为；理化性质随着粒径的变小而改善；因此超细磨可提高粉煤灰的活性并大幅度提高附加值。

使用电厂发电后的高温余热蒸汽作为动力，用蒸汽流磨机（简称蒸汽磨）将分选后的粗灰磨细。磨细过程在高温下完成，对粉煤灰具有热激发效应，还可以协同化学激发效应；再加上高温过热蒸汽具有粘度低、能量转化率高、粉碎力强的特点；因此与传统磨细手段相比，加工的产品不但成本低，而且活性高、需水量低、粒度分布可调等性能优点；特别是加工超细灰和超超细灰时，由于粉煤灰中超细微珠具有高强度极难加工的特性，采用蒸汽粉碎与传统粉碎手段相比，不但成本极低，而且可以加工到传统手段无法达到的细度。从而可以进一步提高粉煤灰利用率和附加值。

1、粗灰磨细至Ⅰ级灰和超细灰

蒸汽磨具有高温激发效应，也可配合化学激发剂。

将分选后的粗灰磨细至Ⅰ级灰，综合性能可以达到或接近分选Ⅰ级灰的水平，实现砼中30%较大掺量利用。

如果磨到比表面积达到750m²/kg左右的超细灰，可以实现水泥、砼中40%以上大掺量利用，以及部分替代硅灰等外加剂，用于绿色高性能混凝土、混凝土管桩预制件等

2、超细磨后做化工填料

将分选后的粗灰超细磨，比表面积达到2000m²/kg以上并改性后，可替代轻钙、重钙、石英粉等无机非金属矿物填料。

比表面积达到3000m²/kg以上并改性后，可替代纳米钙、高岭土、滑石粉等无机非金属矿物填料。

比表面积达到4000m²/kg以上并改性后，可替代炭黑、白炭黑。

采用传统手段无法把粉煤灰加工到如此细度，或者加工成本极高没有经济性；而采用蒸汽流磨设备（简称蒸汽磨），用电厂余热蒸汽作为动力具有很好的经济性，从而使粉煤灰的高附加值利用成为可能。

五、项目经济效益及生态效益预测

（一）经济效益

1、年产Ⅰ级灰约16万吨，增值按10元/吨计算，新增利润160万元；

2、年产比表750超细灰约8万吨，增值按20元/吨计算，新增利润160万元；

3年产微珠约2万吨，增值按80元/吨计算，新增利润160万元；

4、年产橡塑填料2万吨，增值按800元/吨计算，新增利润1600万元；

5、年产粗灰约2万吨，增值按5元/吨计算，新增利润10万元；

以上合计利润2090万元。

（二）生态效益

1、粉煤灰高附加值资源化项目建成，对改善周边大气环境，减少对地下水污染，减少雾霾，具有十分重要意义。

2、粉煤灰在建材领域的大掺量使用，减少建材行业生产过程CO₂的排放起到积极作用。

因此，实施粉煤灰高附加值资源化综合利用，对发展绿色经济，建设低碳，循环节约型社会，生态效益明显。