[发明专利]一种粉煤灰的降碳、减硫、除铁并回收铁精矿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰的综合利用方法，尤其涉及从未燃尽碳、SO₃、Fe含量偏高的粉煤灰中回收铁精矿并降低粉煤灰中C、SO₃、Fe含量的方法，属固体废弃物资源化利用领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排放的大宗固体废弃物。我国每年的粉煤灰产出量巨大，利用率相对较低。粉煤灰的存储占用大量土地，增加煤电企业运行成本；污染水源和空气，严重危害周边环境和居民健康。将粉煤灰进行资源化利用，变废为宝，既能缓解环境污染问题又能创造可观的经济效益，可谓一举两得。我国的废物资源化科技工程“十二五”专项规划中提出了粉煤灰综合利用率达到50%的发展目标。

目前粉煤灰的利用仍大部分还集中于水泥和混凝土行业，虽然经济附加值较低，但其对粉煤灰的消耗具有快速、量大的特点。GB/T1596-2005中规定了用于水泥和混凝土的粉煤灰中SO₃含量不大于3%，烧失量分别不大于5%(Ⅰ级)、8%(Ⅱ级)、15%(Ⅲ级)。然而电厂通常采用劣质原煤或煤矸石作为燃料，其中高含量的黄铁矿(FeS2)为粉煤灰提供了硫源和铁源；加之燃烧工况、固硫方式等方面的差异，一些燃煤电厂排放的粉煤灰中未燃尽碳和SO₃含量过高，限制了其在水泥和混凝土行业的应用。现有的粉煤灰高附加值利用研究主要集中在从粉煤灰中分离提取氧化铝、二氧化硅以及稀有金属等方面。采用化学方法提取氧化铝及其他有价金属的过程中，未燃尽碳、SO₃（硫酸钙）和铁氧化物均属杂质，会增加药剂损耗，尤其影响产品纯度。因而，往往采用预处理的方式，浮选、电选或高温灼烧除碳、磁选除铁。降低粉煤灰中SO₃的研究较为有限。

粉煤灰脱碳及碳粉回收方面的研究较多，多以浮选或电选方法为主，设备工艺复杂，建厂投入较高；回收的碳粉用作燃料或吸附剂，经济价值偏低；尤其对于碳含量不是很高的粉煤灰，产出与投入的比值不高，生产企业动力不足。

《粉煤灰专用高效除硫剂的研究》一文研究了一种粉煤灰专用除硫剂（成分未公开）,能有效降低粉煤灰中SO₃的含量,使高硫粉煤灰符合GB1596-91要求,可用于混凝土工程。其他同类研究未检索到。

现有对粉煤灰中铁的研究及生产实践多从“除杂”的角度出发，即单纯以降低粉煤灰中铁含量为目标，不关注铁精矿品位，如中国专利201110103784.7和201020592311.9。磁铁矿（Fe₃O₄）和赤铁矿(Fe₂O₃)是粉煤灰中的主要富铁矿物。磁铁矿的比磁化系数高，选别性好，通过改善工艺或改进设备可达到提高铁精矿品位和全铁回收率的目的。如《从发电厂粉煤灰中磁选铁精矿》一文中采用磨矿、粗选、多次精选后获得TFe品位51%，回收率60%左右的铁精矿；中国专利200810115358.3使用干式磁选机经一次磁选获得产率3.5%、氧化铁含量45%（TFe=32.6%）的粗精矿，粗精矿又经二次磁选后获得氧化铁含量65%（TFe=47.0%）的铁精矿。赤铁矿比磁化系数则较低，难于分选。以某电厂的流化床锅炉粉煤灰为例，碳含量8.0%，TFe=8.9%，富铁矿物全部为赤铁矿(Fe₂O₃)；采用湿式强磁选机进行多次选铁实验，磁场强度、精矿品位、全铁回收率如表1所示。

表1赤铁矿型粉煤灰湿式强磁选实验结果。