一种粉煤灰改性方法及改性粉煤灰的应用与流程

本发明涉及粉煤灰改性技术及改性粉煤灰的应用，尤其涉及一种粉煤灰改性方法及改性粉煤灰的应用。

背景技术：

粉煤灰是煤燃烧后的产物，其含有大量的无机金属氧化物和非金属氧化物及杂质，外观呈灰白色粉末状。

粉煤灰具有碱性。粉煤灰中含有大量的氧化钙、氧化铝、氧化硅等氧化物，其遇水后呈碱性。具体地，氧化钙遇水后产生氢氧化钙，氢氧化钙溶于水；氧化铝遇水后的最终产物为氢氧化铝，氢氧化铝为白色粘性胶状物且不溶于水；氧化硅及单质硅与粉煤灰中的碱性物质反应生成硅酸盐，部分硅酸盐在水环境中呈胶质状并具有较强的粘性。

粉煤灰具有水硬性。在水的作用下，粉煤灰硬化结块。粉煤灰的水硬性既是优点也是缺点。粉煤灰在工程结构中的应用往往是利用粉煤灰的水硬性形成结构强度，发挥了水硬性的优势，而其缺点使得粉煤灰无法在土壤、水处理、废气处理过程中得到有效使用，且不能发挥粉煤灰的肥效和充分吸附有害物质的性能。

由于粉煤灰具有较强的碱性和水硬性，如果不进行改性，而是直接应用，则会对生态产生破坏。例如，粉煤灰在运输、堆放和处置过程中会产生很大扬尘，造成粉煤灰堆场周边土壤和水体的盐碱化；如果粉煤灰在土壤中大量富集，比如在土壤改良中直接使用未加改性的粉煤灰，由于粉煤灰的水硬性，则会造成土壤快速板结，加速生态恶化。

技术实现要素：

针对现有的问题，本发明提出一种粉煤灰改性方法及改性粉煤灰的应用，利用简单可靠的设备以及方法对粉煤灰进行改性，为粉煤灰的综合利用创造有利条件。

为实现上述目的，本发明提出的利用粉煤灰改性设备对粉煤灰进行改性的方法，其中，粉煤灰改性设备包括外筒和内筒，外筒上设置进水口和出水口，进水口和出水口处分别安装进水阀和出水阀，内筒的顶部设置一供粉煤灰进入的进灰口，内筒设置在外筒内，并与驱动装置连接，由驱动装置驱动在外筒内旋转，内筒开有若干个孔，内筒的内壁设置滤布，一搅拌器设置在内筒内，并能相对于内筒旋转，粉煤灰改性方法，包括：

(1)打开进水阀，关闭出水阀，向粉煤灰改性设备内注入清洁水或ph小于5.5的酸性水；

(2)当清洁水或酸性水的水位达到内筒的1/3高度时，启动搅拌器，并向内筒中均匀地加入粉煤灰，搅拌器对水和粉煤灰的混合物进行强力搅拌；

(3)当混合物的水位达到内筒的2/3高度时，停止进灰，继续搅拌10～30分钟，关闭进水阀，打开出水阀，排出粉煤灰改性设备中的水；

(4)调低搅拌器的转速，从内筒的进灰口处进行取胶；

(5)停止搅拌器，启动内筒的驱动装置，对内筒中的混合物进行旋转离心脱水；

(6)离心脱水完成后，待粉煤灰改性设备中的水排尽，停止内筒的旋转，关闭出水阀；

(7)根据需要重复以上步骤，直至粉煤灰达到使用要求。

进一步地，取胶的方式采用真空吸胶、人工或机械取胶。

进一步地，内筒和搅拌器的旋转轴线同轴，为内筒的中心轴线。

进一步地，进水口和出水口设置在外筒的底端。

进一步地，驱动装置包括电机和内筒驱动轴，内筒驱动轴连接于内筒的底部。

进一步地，搅拌器具有搅拌器驱动轴，搅拌器驱动轴从内筒的上方与搅拌器连接。

进一步地，搅拌器为桨叶式搅拌器，其包括旋转轴和多组桨叶，多组桨叶间隔地安装在旋转轴上。

进一步地，由粉煤灰改性方法获得的改性粉煤灰，经过干燥磨细或者直接用于土壤改良和污废水处理。

进一步地，由粉煤灰改性方法获得的改性粉煤灰，经过干燥磨细或者直接用于压密注浆工程

进一步地，由粉煤灰改性方法获得的改性粉煤灰，经过干燥磨细后用于烟气和废气处理。

本发明的粉煤灰改性方法通过水洗、去胶、离心脱水的工艺，对粉煤灰进行脱碱脱胶，降低粉煤灰的碱性和水硬性，从而使得改性后的粉煤灰得以综合利用，变废为宝。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。

图1是本发明首选实施方式的粉煤灰改性设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1所示，本发明首选实施方式的粉煤灰改性设备包括外筒1和内筒2，内筒2设置在外筒1内，并且可以相对于外筒1旋转，内筒2与外筒1之间具有空间。内筒2与驱动装置连接，驱动装置包括电机(图未示)和内筒驱动轴3，内筒驱动轴3与内筒2的底部连接，并且从外筒1的底部延伸出，与电机连接，电机通过内筒驱动轴3带动内筒2旋转。

内筒2上开有若干个孔，内筒2的内壁设置滤布4，滤布4覆盖住内筒内壁的四周以及底部，形成一个滤布袋。优选地，滤布4选用土工滤布。

内筒2内部设置一搅拌器5，其能相对于内筒2旋转。搅拌器5优选桨叶式搅拌器，其包括旋转轴51和多组桨叶52，多组桨叶52相互间隔地安装在旋转轴51上，每组桨叶52包括左右对称的两个桨叶520。搅拌器5由一驱动装置驱动旋转，驱动装置包括电机和搅拌器驱动轴6，搅拌器驱动轴6的一端从内筒2的上方与旋转轴51连接，搅拌器驱动轴6的另一端与电机连接，电机通过搅拌器驱动轴6带动搅拌器5旋转。该驱动装置的电机可以是上述内筒驱动装置的电机，也可以是一个独立的电机。

搅拌器5和内筒2的旋转轴线同轴，即为内筒2的中心轴线。

内筒2的顶部设置进灰口20，使得粉煤灰能够进入内筒2。

外筒1的底部设置进水口11和出水口12，进水口11和出水口12处分别安装进水阀11a和出水阀12a。

利用上述粉煤灰改性设备对粉煤灰改性的方法如下：

首先，打开进水阀11a，关闭出水阀12a，向粉煤灰改性设备内注入清洁水或ph小于5.5的酸性水，待水位达到内筒2的1/3高度左右时，启动搅拌器5，在搅拌过程中向内筒2内均匀加入粉煤灰，搅拌器5对水和粉煤灰的混合物(以下简称水灰混合物)进行强力搅拌，使得粉煤灰与水充分混合，粉煤灰呈现碱性，并且产生粘性胶状物。

当内筒2内的水灰混合物的水位达到2/3高度时，停止进灰，关闭进水阀11a，继续搅拌10～30分钟，打开出水阀12a，排出煤灰改性设备中的水，并将排出的水引至反洗水池以备回用。

调低搅拌器5的转速，将取胶装置的取胶管从进灰口20插入水灰混合物，将水灰混合物中的胶状物取走。这里采用调低搅拌器的转速，而不是停止搅拌器，是为了防止混合物结块硬化。

停止搅拌器5，启动内筒2的驱动装置，对内筒2内的水灰混合物进行旋转离心脱水。

当离心脱水完成后，待粉煤灰改性设备内的水排尽，停止内筒2的旋转，关闭出水阀12a。

根据需要可以重复以上步骤，直至粉煤灰达到使用要求。

脱碱完成后，打开粉煤灰改性设备上的盖子，取出搅拌器5，将内筒2内的滤布袋连同粉煤灰一起取出。

必要时，对脱碱脱胶后的粉煤灰进行烘干磨细后备用。

上述取胶的方法可以是真空吸胶、人工或机械取胶。其中，真空吸胶采用射流抽真空设备，此技术为公知技术，此处不再赘述。

通过上述粉煤灰改性方法获得的改性粉煤灰可以不经过干燥磨细直接用于污废水处理和土壤改良，或者经过干燥磨细后再用于污废水处理和土壤改良。在污废水处理中，改性粉煤灰作为吸附剂使用，去除水中的有害金属离子、农残、二恶英、抗生素、亚硝酸盐等；改性粉煤灰还可以用于对污废水进行脱色、除臭，以及降低水中的bod、cod、氨、氮、磷等含量；改性粉煤灰还可以用于污废水的深度处理。粉煤灰改性脱碱后的废碱液也可以用于对污废水进行处理，通过碱作用，去除水中的有害重金属离子。

污废水处理中，粉煤灰的使用方式同活性炭的使用方式。用过的粉煤灰应安全处置和合理利用。

在土壤改良中，改性粉煤灰除了作为吸附剂吸附土壤和灌溉水中的部分有害物质外，还起到增肥、保水及松散土壤等作用。粉煤灰可以和生物肥、炭基生物肥、生物炭、纳米吸附材料等共同使用，达到土壤改良的目的。改性粉煤灰的具体使用量由待吸附物质的量及所需的土壤含水率和松散度而定。

通过上述粉煤灰改性方法获得的改性粉煤灰可以不经过干燥磨细直接用于压密注浆工程，或者经过干燥磨细后再用于压密注浆工程。在压密注浆工程中，改性粉煤灰作为压密注浆主料，压密注浆辅料为一定量的水、粉煤灰改性过程中产生的液态胶及碱性强度激发剂。压密注浆主料和辅料的加入量视注浆后形成的注浆结构体所需达到的强度大小而定。压密注浆辅料在主料注入到约1/3、2/3、3/3量时分三次注入主料中。压密注浆主辅料的总量、压密注浆压力、压密注浆时间须根据所需压密注浆的实际情况详细计算而定。

通过上述粉煤灰改性方法获得的改性粉煤灰经过干燥磨细后用于烟气和废气处理。在烟气和废气处理中，改性粉煤灰作为吸附剂和干燥剂使用，其具有非常强的吸附性，可以取代传统技术中的活性炭，对焚烧烟气和废气进行净化处理。改性粉煤灰的具体用量视被处理的烟气量和废气量，以及废气中的待吸附的物质的量和待干燥的水量而定。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。