CN100586590C - 煤灰资源化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种煤灰资源化处理方法，包含一前处理步骤、一搅拌步骤、一初选步骤、一煤灰纯化步骤、一未燃碳纯化步骤，以及一回水步骤。主要让煤灰在搅拌与浮选过程中，配合施予超声波震荡效应，能明显提升煤灰与未燃碳的分离效果，而回收处理得到高纯度品质的纯化煤灰与纯化未燃碳，以产生极高的利用价值与用途层级；而且，在脱水、干燥过程时所产生的水液能予回流再利用，大为降低耗水成本，借以能使整体达到极佳的资源化处理成效。

Description

煤灰资源化处理方法

技术领域

本发明涉及一种煤灰资源化处理方法，特别是涉及一种资源回收处理成效佳，而能获得高纯度品质的煤灰与未燃碳以供再利用的煤灰资源化处理方法。

背景技术

在火力发电厂的燃烧煤炭发电过程中，所产生的煤灰副产物，其中约五分之四为重量较轻的飞灰份，而五分之一为重量较重的底灰份，两者主成分大致相似，主要有硅、铝、铁等，并混杂有许多未燃碳，一般需经特殊处理(如去除所含未燃碳…)后始能供掺混于水泥/混凝土中使用，否则只能废弃掩埋或填海；其中，底灰因容易集结成块以致粒径不均，所以通常是直接废弃掩埋或填地处理。

然而，直接将飞灰与底灰废弃并予掩埋处理的作法，不但必须付出相当大的土地成本，且也会对当地环境造成严重冲击。因此，本案申请人近年来致力于煤灰资源化处理技术的发展，以回收得到纯化的煤灰与未燃碳，纯化煤灰能作为水泥原料或塑胶/橡胶的填充料，而纯化未燃碳则可作为活性碳制造原料、废气净化处理用的吸附剂，或回收作为燃料等。

请参阅图1所示，是一说明现有的飞灰资源化处理方法的流程的流程简图。现有的飞灰资源化处理技术中，主要是将煤灰经由加水与药剂混合搅拌、微泡浮除、脱水与干燥等程序处理。首先，先让飞灰与适当水量混合搅拌呈浆状，再利用微泡浮除原理，以将附着有未燃碳成分的浮泡分离出，就可回收得纯化未燃碳，另将沉淀的飞灰浓泥予以抽出；最后，飞灰浓泥经脱水、干燥后便可得纯化飞灰，所得纯化飞灰与纯化未燃碳则能供以再利用，达到资源化的目的。

然而，由于煤源的来源、各式处理燃煤的设备及生产操作的方式皆不同，所以生产出的煤灰品质较不稳定，其中未完全燃烧的未燃碳的比率可能位于3～30％之间，如用于制造水泥将严重影混凝土的品质进而危害建筑物的结构，所以法令规定不符合法定标准的煤灰不得用于制造水泥。

由此可见，上述现有的煤灰资源化处理方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的煤灰资源化处理方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于此，本案申请人在煤灰资源化处理技术的研究过程中，主要是运用浮除机制结合超声波震荡效应，能有效提升煤灰的除碳效果，以回收处理得到高纯度品质的煤灰与未燃碳，增进其利用价值与用途领域，而达到极佳的资源回收处理成效；另一方面，也有鉴于前述现有资源回收处理过程中所产生废水是予以排放废弃，而造成环境污染，所以进一步将废水回流使用于回收处理过程中，以达到零废水目的。经过不断研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的煤灰资源化处理方法存在的缺陷，而提供一种资源回收处理成效佳，所回收煤灰与未燃碳的纯度品质高且利用价值高，并且零废水产生的煤灰资源化处理方法，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种煤灰资源化处理方法，包含下列步骤：一前处理步骤，先对煤灰进行检验与筛选，以选得底灰与飞灰，底灰再经破碎与研磨处理；一搅拌步骤，将前处理后的底灰与飞灰投置入一第一搅拌槽中，配合施予超声波震荡作用，以予搅拌、震荡成为均匀的灰浆；一初选步骤，将该灰浆输送入一初灰浮选机组中，以自该灰浆分离出一初灰泥与一初碳泡；一煤灰纯化步骤，将上述初选步骤所获得的初灰泥送入一第二搅拌槽中，并配合施予超声波震荡作用，以予搅拌、震荡成为均匀的初灰泥浆，接着将该初灰泥浆输送入一出灰浮选机组中以连续进行多道浮选程序，同时配合施予超声波震荡作用，过程中所得的浮升碳泡会循环导送入该搅拌步骤的第一搅拌槽中，最终所得的沉淀灰泥在抽出后再经脱水与干燥处理，便是可供再利用的纯化煤灰；一未燃碳纯化步骤，另将上述初选步骤所得的初碳泡输送入一出碳浮选机组中以连续进行多道浮选程序，同时配合施予超声波震荡作用，过程中所得的沉淀灰泥会循环导送入该搅拌步骤的第一搅拌槽中，而最终所得的浮升碳泡在抽出后再经脱水与干燥处理，便是可供再利用的纯化未燃碳；以及一回水步骤，在上述煤灰纯化步骤与未燃碳纯化步骤中，经脱水与干燥处理沉淀灰泥与浮升碳泡后所产生废水液，则回收于处理过程中再使用。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所述的煤灰纯化步骤中，是利用一砂浆泵将最终所得的沉淀灰泥抽出，沉淀灰泥便依序送入一浓密机与一真空过滤机中进行脱水并呈滤饼状，随后进行烘干，便得纯化煤灰，而该浓密机与该真空过滤机所产生废水液则暂存于该回水步骤的一第一回水池中以循环使用。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所述的未燃碳纯化步骤中，是利用一泡沫泵将最终所得的浮升碳泡抽出，浮升碳泡便依序送入另一浓密机与另一真空过滤机中进行脱水并呈滤饼状，便可得纯化未燃碳，而该真空过滤机所产生废水液则暂存于该回水步骤的一第二回水池中以循环使用。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所述前处理步骤中，底灰是经一破碎机进行破碎处理，再经一湿式研磨机与一旋流器相配合以进行研磨处理，而飞灰是直接投置入一预搅拌槽中，配合施予超声波震荡作用，以搅拌、震荡后输送入该搅拌步骤的该第一搅拌槽中。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所述的回水步骤中，暂存于该第一回水池中的废水液是注入于该前处理步骤的该湿式研磨机中，而该第二回水池中的废水液则是流入该前处理步骤的该预搅拌槽中。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所述的前处理步骤的该湿式研磨机与该预搅拌槽、该搅拌步骤的该第一搅拌槽，以及该煤灰纯化步骤的该第二搅拌槽与该初灰浮选机组等运作过程中，皆配合进行加药。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所加入的药剂为起泡剂，其成分是包含酯类与醇类。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所加入的药剂为捕集剂，其成分是包含柴油与煤油。

前述的煤灰资源化处理方法，其中所加入的药剂为起泡剂与捕集剂，该起泡剂的成分是包含酯类与醇类，而该捕集剂的成分是包含柴油与煤油。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了达到上述目的，本发明煤灰资源化处理方法，是包含下列步骤：在一前处理步骤中，先对煤灰进行检验与筛选，以选得底灰与飞灰，底灰再经破碎与研磨处理。在一搅拌步骤中，将前处理后的飞灰与底灰投置入一第一搅拌槽中，配合施予超声波震荡作用，以搅拌、震荡成为均匀的灰浆。在一初选步骤中，将该灰浆输送入一初灰浮选机组中，以自该灰浆分离出一初灰泥与一初碳泡。在一煤灰纯化步骤中，将初选步骤的该初灰泥送入一承装有水液的第二搅拌槽中，并配合施予超声波震荡作用，以搅拌、震荡成为均匀的初灰泥浆；接着将该初灰泥浆输送入一出灰浮选机组中以连续进行多道浮选程序，同时配合施予超声波震荡作用，过程中所得的浮升碳泡会循环导送入该前处理步骤的第一搅拌槽中，最终所得的沉淀灰泥再经脱水与干燥处理，便是可供再利用的纯化煤灰。在一未燃碳纯化步骤中，另将初选步骤的该初碳泡输送入一出碳浮选机组中以连续进行多道浮选程序，同时配合施予超声波震荡作用，过程中所得的沉淀灰泥会循环导送入前处理步骤的第一搅拌槽中，而最终所得的浮升碳泡在抽出后再经脱水与干燥处理，便是可供再利用的纯化未燃碳。在一回水步骤中，是将在该煤灰纯化步骤与该未燃碳纯化步骤中经脱水与干燥处理沉淀灰泥与浮升碳泡后所产生废水液，回收于处理过程中再使用。

借由上述技术方案，本发明煤灰资源化处理方法至少具有下列优点及有益效果：本发明煤灰资源化处理方法让煤灰在搅拌与浮选过程中，施予超声波震荡效应，能够有效的增进搅拌均匀程度，并且明显提升煤灰的除碳效果，回收得到高纯度品质的纯化煤灰与纯化未燃碳；而且，在脱水、干燥过程时所产生的水液能够予回流再利用，整体上能够达到零废水的资源回收处理成效。

综上所述，本发明是有关于一种煤灰资源化处理方法，包含一前处理步骤、一搅拌步骤、一初选步骤、一煤灰纯化步骤、一未燃碳纯化步骤，以及一回水步骤。主要让煤灰在搅拌与浮选过程中，配合施予超声波震荡效应，能明显提升煤灰与未燃碳的分离效果，而回收处理得到高纯度品质的纯化煤灰与纯化未燃碳，以产生极高的利用价值与用途层级；而且在脱水、干燥过程时所产生的水液能予回流再利用，大为降低耗水成本，借以能使整体达到极佳的资源化处理成效。本发明具有资源回收处理成效佳，所回收煤灰与未燃碳的纯度品质高且利用价值高，并且零废水产生的优良功效。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的煤灰资源化处理方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是一说明现有的飞灰资源化处理方法的流程的流程简图。

图2是一说明本发明煤灰资源化处理方法一较佳实施例的步骤流程图。

图3是本发明该较佳实施例的一处理流程图。

图4是一说明本发明该较佳实施例所使用的第一搅拌槽的构造的俯视图。

图5是一说明本发明该较佳实施例所使用的初浮选机组的构造的立体图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的煤灰资源化处理方法其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

首先请参阅图2及图3所示，本发明较佳实施例的煤灰资源化处理方法，是用以回收高纯度的煤灰与未燃碳，并包含一前处理步骤1、一搅拌步骤2、一初选步骤3、一煤灰纯化步骤4、一未燃碳纯化步骤5，以及一回水步骤6。

在该前处理步骤1中，首先将煤灰检验、筛选得飞灰份与底灰份。就底灰部分，是以一铲斗机11将其铲送至一破碎机12中进行破碎处理，在后进料至一湿式研磨机13中进行加药(如含有柴油与煤油成分的捕集剂)研磨，并配合一旋流器14进行分选，让颗粒不够细小的底灰(也就是粗料)再返送回该湿式研磨机13中继续研磨，以使底灰能研磨至适当粒径要求(也就是细料)；另就飞灰部分，则是直接投置入一注入有水液与加药剂的预搅拌槽15中，并配合施予超声波震荡作用，予以混水搅拌、震荡呈均匀泥浆状。

请参阅图2、图3与图4所示，在该搅拌步骤2中，是将该前处理步骤1的研磨后底灰与飞灰泥浆，一起输送入一第一搅拌槽21(其结构见图4所示)中，该第一搅拌槽21中是混合有水液与加药剂(如含有酯类与醇类成份的起泡剂，其是以一自动加药机进行加药)，在搅拌过程中同时配合施予超声波震荡作用，借由持续扰动与超声波冲击，能让底灰、飞灰泥浆、水液与药剂等能充分地均匀混合成为灰浆，并使其中煤灰成分(主要是二氧化硅)与未燃碳成分能有效分离。过程中，如起泡剂此类药剂的注入，主要是为促使灰浆在搅拌过程中产生大量气泡，灰浆中的未燃碳成分便会附着于泡沫表面，而使未燃碳成分随着泡沫而浮升；额外地，还会添加入适量的捕集剂(如：煤油、柴油)，再利用灰属亲水性且碳属疏水性的特点，让未燃碳成分在吸油后能强化其上浮特性而有效与水分离，以增进煤灰与未燃碳的分离效果。

请参阅图2、图3与图5所示，在该初选步骤3中，是将该搅拌步骤2中搅拌、震荡成的灰浆导送入一初灰浮选机组31(其结构见图5所示)中予持续搅拌并曝气，以进行初选程序。过程中，配合自动加药，让大部分的煤灰会沉降至该初灰浮选机组31底部，大部分的未燃碳则会附着于上升气泡表面并随之浮升至液面。此时，该初灰浮选机组31的刮板32(请配合参阅图4所示)便能将附着有未燃碳的泡沫予以刮除至一导沟30中，而收集得初碳泡，以供继续进行未燃碳纯化步骤5；至于，沉淀在该初灰浮选机组31底部的煤灰，则为初灰泥而另被抽出，以继续进行煤灰纯化步骤4。

请参阅图2与图3所示，在该煤灰纯化步骤4中，是将该初选步骤3所初选得的初灰泥继续送入一第二搅拌槽41(其结构同如图4所示第一搅拌槽21者)中，该第二搅拌槽41中是混合有水液与加药剂，在搅拌过程中配合施予超声波震荡作用，促使其中的煤灰与极少量的未燃碳再充分分离，以予搅拌、震荡成为均匀的初灰泥浆。接着，将该初灰泥浆输送入一出灰浮选机组42中，以连续进行三道出灰浮选程序，而浮选过程中也需同时配合施予超声波震荡作用，借以增进煤灰与未燃碳的分离成效；也就是说，该初灰泥浆在经第一、二道浮选后所产生沉淀灰泥，会被抽出以分别继续进行第二、三道浮选，第三道浮选所得的最终沉淀灰泥则会被一砂浆泵43抽取出，并予依序送入一浓密机44中进行静置沉降，与一真空过滤机45中进行过滤、脱水，而后呈滤饼状送出，随后再予送入一烘干机46中进行烘干，便能得高纯度的优质煤灰成品，其烧失量小于5％。至于，在第二、三道浮选中所产生少量的浮升碳泡，会分别向上回流入第一、二道浮选中，且第一道浮选所得碳泡则会直接回流入搅拌步骤2的该第一搅拌槽21中，以循上述初选步骤3→煤灰纯化步骤4的流程，或初选步骤3→未燃碳纯化步骤5的流程再为处理。

而在该未燃碳纯化步骤5中，是将该初选步骤3所初选得的初碳泡继续输送入一出碳浮选机组51中以连续进行三道出碳浮选程序，并同时配合施予超声波震荡作用，以增进煤灰与未燃碳的分离成效。过程中，第一、二道浮选所刮除分离得的浮升碳泡会继续下送以分别进行第二、三道浮选，而第三道浮选所得的最终浮升碳泡则被一泡沫泵52抽出，并续而依序经一浓密机53的静置沉降，与一真空过滤机54的过滤、脱水后，就成为高纯度的未燃碳成品；至于，在第二、三道浮选中所产生少量的沉淀灰泥，会分别向上回流入第一、二道浮选中，且第一道浮选所得沉淀灰泥，则会直接回流入搅拌步骤2的该第一搅拌槽21中，以循上述初选步骤3→煤灰纯化步骤4的流程，或初选步骤3→未燃碳纯化步骤5的流程再为处理。

特别要说明的是，该搅拌步骤2、该煤灰纯化步骤4与该未燃碳纯化步骤5中所运用于搅拌与浮选过程中皆搭配超声波震荡作用，以增进煤灰与未燃碳的分离效果的机制原理，主要是因为超声波会激荡液态的沉淀灰泥产生成无数细小的气泡，在细小气泡破裂时便产生强大的冲击效应，迫使得原本结合在一起的煤灰与未燃碳因而分离，借以让搅拌过程达到高均匀分散的成效，并让浮选过程达到绝佳的除碳效果，所以回收处理得到的煤灰与未燃碳便皆能具备有极高纯度品质与利用价值。

另外，在该回水步骤6中，是将该煤灰纯化步骤4中该浓密机44与该真空过滤机45在对所抽出的沉淀灰泥进行脱水、过滤后所产生废水液，回收暂存于一第一回水池61中，并予回流入该前处理步骤1的湿式研磨机13中再利用；而另将该未燃碳纯化步骤5中该真空过滤机54在对所刮集的碳泡进行脱水、过滤后所产生废水液，回收暂存于一第二回水池62中，并予回流入该前处理步骤1的预搅拌槽15中再利用。借以能使所产生的废水再为回收利用，不但能明显降低整体的耗水成本，并能达到零废水的环保目的。

因此，本发明的煤灰资源化处理方法在实际操作时，确实能达到下列优点：

(1)、能回收得高纯度品质的煤灰与未燃碳，有效增进其利用附加价值与用途领域，整体资源化处理成效佳：

其主要是在煤灰的搅拌混合与浮选除碳过程中，配合施予超声波震荡作用，能有效增进其中煤灰成份与未燃碳成分的分离效果，所以能回收处理得到高纯度品质的纯化煤灰与纯化未燃碳，而具有极高的利用价值与用途层级，整体的资源化处理成效佳。

特别是，所回收处理得到纯化煤灰的烧失量小于5％，表示其中无效成分(如未燃碳)相当少，纯度相对高，而具有极高的再利用价值。

(2)、所产生废水能再回收利用，达到零废水目的，且有效降低耗水与加药成本：

特别是，多重浮选分离得的灰泥与碳泡在脱水、干燥程序中，所产生废水是全数回收再使用，部分是用于底灰的研磨处理中，部分则用于飞灰的预搅拌中，而能达到废水资源化再利用成效、有效节省耗水成本，以及产程零废水等目的；另外，所回收废水中仍含有药剂，相对也能降低后续流程中的加药量，以节省加药成本。

归纳上述，本发明的煤灰资源化处理方法，让煤灰在搅拌与浮选过程中，施予超声波震荡效应，能有效增进煤灰的除碳效果，回收得高纯度品质与利用价值的纯化煤灰与纯化未燃碳，且其脱水干燥程序时所产生废水能回流再利用，整体能达到资源回收处理成效佳与省水节药等功效，所以确实可达到本发明的目的及功效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1、一种煤灰资源化处理方法，其特征在于该煤灰资源化处理方法包含下列步骤：

一前处理步骤，先对煤灰进行检验与筛选，以选得底灰与飞灰，底灰再经破碎与研磨处理；

一搅拌步骤，将前处理后的底灰与飞灰投置入一第一搅拌槽中，配合施予超声波震荡作用，以予搅拌、震荡成为均匀的灰浆；

一初选步骤，将该灰浆输送入一初灰浮选机组中，以自该灰浆分离出一初灰泥与一初碳泡；

一煤灰纯化步骤，将上述初选步骤所获得的初灰泥送入一第二搅拌槽中，并配合施予超声波震荡作用，以予搅拌、震荡成为均匀的初灰泥浆，接着将该初灰泥浆输送入一出灰浮选机组中以连续进行多道浮选程序，同时配合施予超声波震荡作用，过程中所得的浮升碳泡会循环导送入该搅拌步骤的第一搅拌槽中，最终所得的沉淀灰泥在抽出后再经脱水与干燥处理，便是可供再利用的纯化煤灰；

一未燃碳纯化步骤，另将上述初选步骤所得的初碳泡输送入一出碳浮选机组中以连续进行多道浮选程序，同时配合施予超声波震荡作用，过程中所得的沉淀灰泥会循环导送入该搅拌步骤的第一搅拌槽中，而最终所得的浮升碳泡在抽出后再经脱水与干燥处理，便是可供再利用的纯化未燃碳；以及

一回水步骤，在上述煤灰纯化步骤与未燃碳纯化步骤中，经脱水与干燥处理沉淀灰泥与浮升碳泡后所产生废水液，则回收于处理过程中再使用。

2、如权利要求1所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所述的煤灰纯化步骤中，是利用一砂浆泵将最终所得的沉淀灰泥抽出，沉淀灰泥便依序送入一浓密机与一真空过滤机中进行脱水并呈滤饼状，随后进行烘干，便得纯化煤灰，而该浓密机与该真空过滤机所产生废水液则暂存于该回水步骤的一第一回水池中以循环使用。

3、如权利要求2所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所述的未燃碳纯化步骤中，是利用一泡沫泵将最终所得的浮升碳泡抽出，浮升碳泡便依序送入另一浓密机与另一真空过滤机中进行脱水并呈滤饼状，便可得纯化未燃碳，而该真空过滤机所产生废水液则暂存于该回水步骤的一第二回水池中以循环使用。

4、如权利要求3所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所述的前处理步骤中，底灰是经一破碎机进行破碎处理，再经一湿式研磨机与一旋流器相配合以进行研磨处理，而飞灰是直接投置入一预搅拌槽中，配合施予超声波震荡作用，以搅拌、震荡后输送入该搅拌步骤的该第一搅拌槽中。

5、如权利要求4所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所述的回水步骤中，暂存于该第一回水池中的废水液是注入于该前处理步骤的该湿式研磨机中，而该第二回水池中的废水液则是流入该前处理步骤的该预搅拌槽中。

6、如权利要求5所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所述的前处理步骤的该湿式研磨机与该预搅拌槽、该搅拌步骤的该第一搅拌槽，以及该煤灰纯化步骤的该第二搅拌槽与该初灰浮选机组运作过程中，皆配合进行加药。

7、如权利要求6所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所加入的药剂为起泡剂，其成分是包含酯类与醇类。

8、如权利要求6所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所加入的药剂为捕集剂，其成分是包含柴油与煤油。

9、如权利要求6所述的煤灰资源化处理方法，其特征在于其中所加入的药剂为起泡剂与捕集剂，该起泡剂的成分是包含酯类与醇类，而该捕集剂的成分是包含柴油与煤油。

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