專利名稱：：一種粉煤灰加工成鹽堿土壤調理劑的方法
技術領域：
：本發明涉及粉煤灰的綜合利用
技術領域：
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背景技術：
：粉煤灰是煤粉燃燒后殘留下來的顆粒較細而不均勻的復雜多相物質。煤粉在爐膛中呈懸浮狀態燃燒，燃煤中的絕大部分可燃物都能在爐內燒盡，而煤粉中的不燃物(主要為灰分)成為粉煤灰，其中占總量8090%的顆粒最細部分混雜在高溫煙氣中，經過除塵器，被分離、收集，為飛灰；另一部分顆粒較粗而落入爐底，成為爐底灰。廣義的粉煤灰包括飛灰和爐底灰兩部分。我國是產煤大國，以煤炭為電力生產基本燃料，隨著電力工業迅速發展，粉煤灰排放量急劇增加，到2010年粉煤灰排放量將達到2億噸，給經濟建設及生態環境造成巨大的壓力。粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，是解決電力生產環境污染的重要手段，也是電力生產所面臨解決的任務之一。經過開發，粉煤灰在工農業各部門得到廣泛的應用，其中用于改良輕重粘土、生土、酸性土、鹽堿土是粉煤灰應用的重要方面。直接用粉煤灰改良輕重粘土和生土，可以改善土壤的物理結構，提高地溫和保水能力；直接在酸性土壤加入粉煤灰，土壤的酸性被其中的堿性氧化物中和，土壤酸性降低。但是，如果直接把粉煤灰直接加到鹽堿土中，由于粉煤灰中存在大量堿性氧化物CaO和MgO以及K20和Na20，鹽堿土的堿性不僅不能降低，反而提高。如果將粉煤灰預先處理，使其中的堿性氧化物轉變成非堿性鹽，施入鹽堿土中不會提高其堿性，而且這些非堿性鹽還會與鹽堿土中的堿性成分反應，降低其堿性，還能使粉煤灰中的肥料元素轉交換成植物更易吸收的形態，使其更充分發揮作用。目前巳開發出一起土壤改良劑用于鹽堿地的改良，如申請號為03155201的專利，將硫酸鈣、硫鐵礦、草酸、磷、鉀、微量元素按比例混合制成土壤改良劑；申請號為01110198的專利，利用廢石膏板制成鹽堿土壤改良劑；申請號為00100436專利，提出一種鹽堿土壤改良劑及其制備方法。它主要含有檸檬酸、黃腐酸、腐殖酸、蘋果酸、胡敏酸、丙酸、水楊酸、土溫一100和水；申請號為01127450的專利，將麥飯石加工成鹽堿土壤改良劑；申請號為00105747的專利，提出的鹽堿土壤改良劑，由聚順丁烯二酸，垸基苯磺酸鈉和水組成；KOM活化土壤改良劑，主要由氨基酸附和群、多種微量元素、活性酶及離子水組成；還有稱為"禾康"的鹽堿土壤改良劑等
發明內容1、硫酸處理粉煤灰原理煤粉在燃燒過程中，其中灰分礦物質將脫水、分解、氧化變成無機氧化物。粉煤灰的主要氧化物組成為Si02、A1203、FeO、Fe203、CaO、Ti02、MgO、K20、Na20、S03、MnO等，此外還有？205等。其中氧化硅、氧化鈦來自黏土，巖頁；氧化鐵主要來自黃鐵礦；氧化鎂和氧化鈣來自與其相應的碳酸鹽和硫酸鹽。在冷卻過程中形成不同的物相。從物相上講，粉煤灰是晶體礦物和非晶體礦物的混合物。其礦物組成的波動范圍較大。一般晶體礦物為石英、莫來石、方解石、鈣長石、硅酸鈣、赤鐵礦和磁鐵礦、氧化鎂、生石灰及無水石膏等，非晶體礦物為玻璃體、無定形碳和次生褐鐵礦，其中玻璃體含量占50%以上。用硫酸處理粉煤灰時，反應式如下CaC03(方解石)+H2S04二CaS04+H20+C02........................(1)Ca(Al2Si20s)(鈣長石)+H2S04=CaS04+Al203+2Si02+H20…(2)Ca2Si04(硅酸鈣)+2H2S04=2CaS04+2Si02+2H20...............(3)Fe203(赤鐵礦)+3H2SCU二Fe2(S04)3+3H20........................(4)E^Q4(磁鐵礦)+4H2S04二Fe2(S04)3+FeS04+4H20...............(5)MgO+H2S04=MgS04+H20..........................................(6)CaO+H2S04=CaS04+H20..........................................(7)K20+H2S04=K2S04+H20..........................................(8)Na20+H2S04=Na2S04+H20..........................................(9)MnO+H2S04=MnS04+H20..........................................(10)由反應式可從看出粉煤灰加入硫酸后，其中的礦物和金屬氧化物與硫酸反應，生成硫酸鹽及Si02、Al203和H20、C02。一方面粉煤灰中原來的堿及堿土金屬氧化物轉變成相應的硫酸鹽，堿性大大降低，而且一些肥料元素(如K、Mg、Mn等)轉變成易被植物吸收的形態；另一方面堿土金屬及鐵的硫酸鹽又是改良鹽堿土的有效成分；其它成分Si02、Al203本來就是土壤的主要成分，施入后不影響土壤質量。2、本發明的技術方案如下一種粉煤灰加工成鹽堿土壤調理劑的方法，是將干粉煤灰加到混合設備中，加入適量的水，混合均勻，然后緩慢加入經計量的硫酸，繼續混合均勻，然后出料，堆存陳化，讓粉煤灰繼續與硫酸反應，35天后翻倒物料、打散結塊，再堆存35天，反應完成，即可使用，使用前再次翻倒物料、打散結塊。上述的在粉煤粉灰中加入適量的水，其加水量為干粉煤灰量的815%;如果所用粉煤灰中含有水分，加入的水量應扣除粉煤灰中的水分，同時還應扣除硫酸中的水分。上述的緩慢加入經計量的硫酸，其加入硫酸的量，是根據粉煤灰中堿性氧化物CaO、MgO、FeO、Fe203、K20、Na20、MnO的含量，按與硫酸完全反應計算而得出的。所加入的硫酸可以是98%或93%成品酸，也可以是濃度低于93%的廢稀硫酸，但加入的廢稀硫酸中含水量不得高于所要加入粉煤灰中的水量。本發明使硫酸與粉煤灰中的方解石、鈣長石、硅酸鈣、赤鐵礦和磁鐵礦、氧化鎂、生石灰以及K20、Na20、MnO、Ti02反應，生成相應的硫酸鹽。一方面粉煤灰中原來的堿及堿土金屬氧化物轉變成相應的硫酸鹽，堿性大大降低，而且一些肥料元素(如K、Mg、Mn等)轉變成易被植物吸收的形態；另一方面堿土金屬及鐵的硫酸鹽又是改良鹽堿土的有效成分。經過硫酸處理的粉煤灰作為土壤調理劑，用去改良鹽堿地。圖1為硫酸處理粉煤灰的工藝流程示意圖。具體實施例方式參見圖l，硫酸處理粉煤灰工藝流程如下將干粉煤灰加到混合設備中，按干粉煤灰量的815%加入水，混合均勻，然后緩慢加入經計量的硫酸，繼續混合均勻，然后出料，堆存陳化，讓粉煤灰繼續與硫酸反應，35天后翻倒物料、打散結塊，再堆存35天，反應完成，使用前再次翻倒物料、打散結塊。使用濕粉煤灰時，加水時應扣除濕粉煤灰中的水分，濕粉煤灰中含水不宜超過15%，否則應先將濕粉灰堆放一段時間，使其水分降至15%以下。使用的硫酸其濃度可以不到93%，但在粉煤灰加水混合時，應扣除稀硫酸帶入的水分，避免水過多不便堆存、運輸。3、硫酸加入量的計算硫酸加入量，按100%硫酸與粉煤灰中CaO、MgO、FeO、Fe203、K20、Na20、MnO等堿性氧化物消耗硫酸總和的1.011.03倍計算。例某粉煤灰化學組成如表l:表l某粉煤灰化學組成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>iooo千克粉煤灰中所含各種氧化物摩爾數及相應消耗硫酸摩爾數計算結果如表2:表21000千克某粉煤灰中所含各^<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>100%硫酸消耗量=3.365乂98/=329.77千克如果使用93%硫酸，貝U;93%硫酸消耗量=3.365X98/0.93=354.59千克實際93%硫酸消耗量=354.59乂1.011.03"358365千克4、實施例某電廠粉煤灰，化學組成如表3所列。表3某電廠粉煤灰化學組成<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>用80XH2SO4處理制成鹽堿土壤調理劑。采用有效容積為5m3雙螺旋混合機處理粉煤灰，間隙操作，每次投粉塵灰5000千克，每個生產周期約60分鐘，每班生產8次。加料量①粉煤灰量5000千克/次@80%H2SO4加入量5000千克粉煤灰中所含各種氧化物摩爾數及相應消耗硫酸摩爾數計算結果如表5:表55000千克粉煤灰中所含各種氧化i吻千摩爾數及相應消;耗硫酸千摩爾數<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>80%硫酸消耗量=14.725X98/0.8二1803.81千克反應后產生水量=14.725X18=265.05^265千克取硫酸過量2%則實際80%硫酸消耗量二1803.81X1.021840千克80%硫酸帶入水分=1840乂(1一0.8)=368千克③加水量取加水量為粉煤灰量的10%，貝ij:加水量=5000X10%—5000X2%_368二32千克反應產物最終含水(含結晶水)=(5000X2%+265+368+32)/(5000+1803+32)=765/6835=11.19%操作步驟將5000千克粉煤灰加入雙螺旋混合機內，開啟螺旋，按計算結果加入水，充分混合，按計算結果緩慢加入硫酸，控制加料速度，避免產生的泡沫溢出和硫酸飛濺。物料混合完成后，停螺旋，出料、堆存陳化，35天后翻倒物料并打散結塊，再堆存35天反應完成，即可使用，使用前再次翻倒物料并打散結塊。權利要求1、一種粉煤灰加工成鹽堿土壤調理劑的方法，其特征在于是將干粉煤灰加到混合設備中，加入適量的水，混合均勻，然后緩慢加入經計量的硫酸，繼續混合均勻，然后出料，堆存陳化，讓粉煤灰繼續與硫酸反應，3～5天后翻倒物料、打散結塊，再堆存3～5天，反應完成，即可使用，使用前再次翻倒物料、打散結塊。2、根據權利要求1所述的粉煤灰加工成鹽堿土壤調理劑的方法，其特征在于所述在粉煤粉灰中加入適量的水，其加水量為干粉煤灰量的815%;如果所用粉煤灰中含有水分，加入的水量應扣除粉煤灰中的水分，同時還應扣除硫酸中的水分。3、根據權利要求1所述的粉煤灰加工成鹽堿土壤調理劑的方法，其特征在于:所述緩慢加入經計量的硫酸，其加入硫酸量是根據粉煤灰中堿性氧化物CaO、MgO、FeO、Fe203、K20、Na20、MnO的含量，按與硫酸完全反應計算而得出。4、根據權利要求1或3所述的粉煤灰加工成鹽堿土壤調理劑的方法，其特征在于所加入的硫酸可以是98%或93%成品酸，也可以是濃度低于93%的廢稀硫酸，但加入的廢稀硫酸中含水量不得高于所要加入粉煤灰中的水量。全文摘要本發明涉及一種粉煤灰用加工成鹽堿作土壤調理劑的方法，是將干粉煤灰加入水混勻，再加入計量硫酸，混勻；出料，堆存陳化，讓粉煤灰繼續與硫酸反應，3～5天后翻倒物料、打散結塊，再堆存3～5天，反應完成，即可使用。本發明使硫酸與粉煤灰中的方解石、鈣長石、硅酸鈣、赤鐵礦和磁鐵礦、氧化鎂、生石灰以及K<sub>2</sub>O、Na<sub>2</sub>O、MnO、TiO<sub>2</sub>反應，生成相應的硫酸鹽。一方面粉煤灰中原來的堿及堿土金屬氧化物轉變成相應的硫酸鹽，堿性大大降低，而且一些肥料元素(如K、Mg、Mn等)轉變成易被植物吸收的形態；另一方面堿土金屬及鐵的硫酸鹽又是改良鹽堿土的有效成分。經過硫酸處理的粉煤灰作為土壤調理劑，用去改良鹽堿地。文檔編號C09K17/02GK101307232SQ200810132800公開日2008年11月19日申請日期2008年7月15日優先權日2008年7月15日發明者史漢祥申請人:史漢祥