本发明是发电厂粉煤灰空心玻璃微珠湿法分选系统,国际上分选微珠的权威设备是美国的干法(专利号:U.S Patent 1,115,256)和湿法(专利号:U.S Patent 4,121,945)分选系统,而我国的大多数电厂均是湿排灰,而国外的大多数电厂都是干排灰,所以国外分选设备均是以干灰为原料的,国内已有仿其原理设计的设备问世(干选设备,如锦州公安局为主,航天部、水电部协助,在太原第二发电厂试验鉴定的;湿选设备,如冶金部长沙矿冶研究所搞的。)。据应用这些设备的单位反应,这两种设备分别有以下不足之处:干选设备1.日处灰量只有30吨/台);2.运输量大,把灰送到烘干设备,烘干后再送至分选设备,运走分选后剩下的尾灰。3.耗能大,烘干1吨灰需要150公斤煤,还要用电;4.二次污染严重,由于粉煤灰处于干、粉状态,工作和运输极易飞扬,污染环境;5.成本高,以武汉为例,分选1吨微珠约150元;6.分选出的成品含微珠低于55%,所以干选设备在我国普及有一定困难。而湿选设备也由于:1.干灰为原料,并经筛分;2.选1吨灰要用2磅煤油及其它浮选剂;3.由于用浮选剂,微珠表面被污染,作再制品时,必须清洗干净,费时费钱;4.设备过于复杂(如专利:U.S Patent 4,121,945有50道工序。);5.分选出的微珠纯度很低;6.设备昂贵,250万美元一台。所上述湿分设备在我国推广也很困难。 本发明是针对我国电厂以湿法排灰为主而研制的,克服了干选之不足,其优点如下:1.处理量大,日处1000吨/台(以干灰重量计);2.无需人工运输,由于本系统可安装在灰场排灰口、加压钻内、排灰泵前、除尘器下及排灰沟上,灰浆自动流入分选系统工作,分选后的尾灰仍流入原贮灰场所;3.无二次污染,由于粉煤灰均处于灰浆状态下工作,又是自动流入分选设备;4.灰浆直接流入设备,无需烘干,不另消耗能源;6.纯度高,含珠率大于75%。工序简单,全系统加上三台水泵,才是美国专利的1/3;7.成本低,全套设备及技术服务费用仅30万元人民币。
空心玻璃微珠是以三氧化二铝和二氧化硅为主,并有少量的氧化铁、氧化钙、氧化镁、二氧化硫等构成的粒径0.2~350微米的中空玻璃小球。球内空腔容有氮及二氧化碳,所以它是一种耐高温、耐摩、保温、隔热、隔音、吸音及电气绝缘性能都非常好的多功能材料,特别是电气绝缘性能更为突出(一般绝缘体的电阻随温度升高而降低,微珠则相反,它随温度的升高而增大。)。
因此,微珠除可作高级保温、隔热、防火、耐摩、吸音制品外,还非常适合作高温高电压场合的绝缘体。
航天部门曾采用人造玻璃微珠作人造卫星、火箭等地复合材料。人造珠售价高达300~500元/公斤,而从粉煤灰中提取的多用途空心玻璃微珠成本不超过0.05元/公斤。煤灰微珠国际市场售价约450美元/吨,国内售价为200~300元/吨。
我国电厂年排灰量已达4500万吨,均排入江、湖、河、海或买地建灰场堆放,造成严重污染,而煤灰内含微珠约为20~50%,即使平均从粉煤灰中只分选1%的微珠,每年也可分选出45万吨。若出口可创汇两亿美元。若制成微珠制品,效益更大,以微珠保温砖为例,售价最高达4500元/吨,用于各种工业(油、电、煤)炉上,节能可达25~56%,本所已研制出40余种微珠制品(另立题申报)。所以微珠分选具有极大的经济效益和社会效益。
本发明基于粉煤灰中各种物质的颗粒的形状和粒径的差异,以及颗粒在灰浆中流动时形成的运动轨迹和分层原理进行分选的。玻璃微珠分选系统,如附图所示。该系统经过半年的试运转完全符合设计要求。
本发明的工作原理及工艺流程如附图所示。
由于电厂粉煤灰灰浆,经由供浆系统(可以是灰场排灰口、加压站、排灰泵前、除尘器下及排灰沟上)在外力(势能或其它能)作用下,以一定的速度进入旋流初选器。灰浆在旋流初选器内产生旋流,颗粒在离心力的作用下,被甩向外壁,由于灰浆内的颗粒大小、比重、形状不同,产生的离心力也各异,重颗粒向外壁靠近,轻颗粒移向中心,从而分出层次。这样,灰浆在旋流初选器中,将大部分水、细灰粒及比重小的漂珠沿旋流器的中心向上经溢流口流出,流进漂珠筛选器。在漂珠筛选器中,水和细灰粒,透过滤网流入排灰系统排掉,而漂珠由于粒径大而留于筛选器内,由漂珠出口流出。而从旋流初选器底流口流出的含有大量微珠及各种杂质的浓缩灰浆,流入悬浮床,在悬浮床内,灰浆混入介质水流中,从前端向后端缓慢流动。在悬浮床的底部装有介质流管,管上钻有很多小孔。由专用水泵向管内输水,喷水的方向及大小可以控制,用以导引灰浆中各颗粒向后面溢流口流动。由于各种形状及比重各异的颗粒受到介质流的作用,其运动轨迹、距离也各不相同,这样,灰浆在悬浮床内形成层流。最上层的是轻而圆的微珠,中间是重而小的微珠,最下层是多角形的杂质。带有杂质的上层的微珠沿悬浮床后部的溢流口流入收集槽,用水泵输入一级旋流分选器。悬浮床下层的杂质经底部排水管排进排灰系统排掉。
由水泵输入一级旋流分选器带有杂质的微珠,在离心力的作用下,重而大的杂质经底流口流入排灰系统排掉。小而轻的杂质和微珠,沿上溢流口进入二级旋流分选器进一步精选。在二级旋流分选器内,同样由于离心力的作用,其中小而轻的杂质和大部分水,经上溢流口流入排灰系统排掉。较纯的微珠和小部分水,经底流口流入滤机。在滤机内,重而小的杂质及极小的微珠和水一起,由滤机底部流入排灰系统排掉。这时从滤机排出的微珠纯度已达75%以上,即可直接作商品出售。但为了进一步纯化和去掉水份,可再将滤机排出的微珠送进烘干炉。微珠在烘干炉内随着温度上升,水份逐渐蒸发,微珠集团也随着分散。集团内的杂质,燃烧转换成玻璃体,微珠更进一步纯化,这时微珠纯度可达85%以上。
对粒径和纯度都要求严格的漂珠,从漂珠筛选器流出后,进入水选机1,其中比重(指容重,后同),比漂珠大的粗碳粒等杂质沉于机底,由下部出口排出(这些粗碳粒经再加工后即是用途广泛的精碳,也可作高级活性碳。)比重小的漂珠从上出口进入筛分机1,在流态下按要求从各个不同粒径的出口排出,进入烘干炉1,随着炉温升高,水份逐渐蒸发,部分残留杂质燃烧转化成玻璃体。出炉后的漂珠,即是纯度很高、每种粒径相近的精漂珠。要求严的微珠,从二级旋流分选器出来后,不直接进入滤机,而是进入水选机2,除去比微珠比重小的细碳粒,经筛选机2,在流态下分成各种粒径,再进入滤机,除去水份,进入烘干炉2,如只对粒径有要求的商品,这时可直接出炉出售,对要求更高,如作电场频蔽或导磁材料用的微珠,可送进磁选机,分成磁性微珠和不带磁性的微珠。如对粒径要求特别小时,可送进风选机,从风选机出来后,粒径一般小于10微米,风选机一次可分两级。从理论上讲可循环分选下去,分成很小的微珠。