我國(guó)粉煤灰利用現(xiàn)狀

1、我國(guó)粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀與展望郝小非1 饒先發(fā)2 李明周2(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，鄭州，450006;2.江西理工大學(xué)，江西贛州，341000)摘 要：粉煤灰是我國(guó)固體廢棄物污染的主要來源，它嚴(yán)重污染著環(huán)境，其資源優(yōu)化利用一直都是我國(guó)政府和專家關(guān)注的對(duì)象，本文結(jié)合粉煤灰的基本性質(zhì)和組成，重點(diǎn)介紹了粉煤灰在我國(guó)礦產(chǎn)資源綜合利用方面的研究現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞：粉煤灰 性質(zhì) 現(xiàn)狀粉煤灰是發(fā)電廠與各種燃煤鍋爐排放的一種固體廢棄物，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)粉煤灰年排放量高達(dá)2億噸，且每年都在遞增，是工業(yè)廢渣中產(chǎn)量最大的一種廢渣。不僅污染了環(huán)境還占用大量土地，造成的環(huán)境問題已相當(dāng)嚴(yán)重。因此對(duì)粉煤灰治理是刻不容

2、緩的，其綜合利用可以化害為利，變廢為寶，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。1.粉煤灰的綜合利用回顧長(zhǎng)期以來我國(guó)利用粉煤灰主要是回填低洼地、礦井、煤礦塌陷區(qū)、磚廠的土坑等，此方法不需任何技術(shù)，方法簡(jiǎn)單，但易造成二次污染，利用效益較低。二十世紀(jì)八十年代后，各科研院所加大了對(duì)粉煤灰的研究開發(fā)和綜合利用，將其在建筑材料方面的應(yīng)用列為重點(diǎn)研究對(duì)象，認(rèn)為其具有較高的化學(xué)內(nèi)能和火山活性，是一種性能優(yōu)良的水泥、混凝土的摻合料和特優(yōu)的輔助性膠凝材料；其在建材制品、筑路工程方面的應(yīng)用也迅速擴(kuò)大。但往往也存在著很多缺點(diǎn)；利用粉煤灰配制混凝土既節(jié)省材料且性能優(yōu)良，但需要粉煤灰的技術(shù)

3、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高，況且摻量較少；利用粉煤灰制粉煤灰水泥既節(jié)省材料且摻量可達(dá)75%，但往往增加水泥的需水量，影響水泥強(qiáng)度及其水泥制品的耐久性。利用粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚和蒸養(yǎng)磚，具有能耗低、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染、導(dǎo)熱系數(shù)小、重量輕等特點(diǎn)，但抗凍融能力差，應(yīng)用有限。近年來，國(guó)家加大了對(duì)粉煤灰綜合利用的引導(dǎo)、鼓勵(lì)和給與相應(yīng)企業(yè)的優(yōu)惠政策，特別是隨著粉煤灰綜合利用政策的頒布，粉煤灰已在建材、建工、農(nóng)業(yè)、材料、環(huán)境保護(hù)等其它領(lǐng)域得到應(yīng)用和擴(kuò)展，至今，我國(guó)粉煤灰綜合利用技術(shù)有近200項(xiàng)，得到實(shí)施應(yīng)用的有近70項(xiàng)。用于建材制品方面約占粉煤灰利用總量的35%，道路施工約占20%，農(nóng)業(yè)應(yīng)用約占15%，填充材料約占15

4、%，建筑工程約占10%，提取礦物和高值利用約占5%1。2.粉煤灰的物理、化學(xué)性質(zhì)粉煤灰是以富鋁玻璃體存在，是多種礦物高分散度單體顆粒的集合體，具有顆粒小、比表面積大、孔隙率高、活性高、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，物相組成主要有石英、磁鐵礦、莫來石、玻璃體和少量碳等。在顯微鏡下觀察粉煤灰，可以看到一些大小不等的圓球形和形狀不規(guī)則的非球體顆粒，密度為2-2.3g/cm2，松散干容重550-800kg/cm3,比表面積270-350m2/g, 孔隙率60-75%，強(qiáng)度可達(dá)7000kg/m2;分析我國(guó)30家大型發(fā)電廠粉煤灰的組成見表12；由于其具有的獨(dú)特的理化性質(zhì)，使其具有顆粒小、比面積大、孔隙率高、活性高、吸

5、附能力強(qiáng)等特點(diǎn)；及其較高的應(yīng)用和研究?jī)r(jià)值。粉煤灰的化學(xué)成分(%)名稱 燒失量 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO R2O SO3含量 320 4356 410 2035 0.51.5 0.62.0 1.02.5 0.31.53.粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀3.1粉煤灰制泡沫玻璃泡沫玻璃是一種新型的環(huán)保建筑節(jié)能材料,它是以碎玻璃、粉煤灰為主要原料,在加入發(fā)泡劑、改性劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)泡劑之后經(jīng)過細(xì)碎粉磨,形成配合料,再經(jīng)過低溫預(yù)熱、高溫溶融、發(fā)泡、穩(wěn)泡、退火等工序而制成的一種無機(jī)非金屬特種玻璃材料。其內(nèi)部充滿了無數(shù)微小均勻的連通或封閉氣孔,是一種性能良好的保溫隔熱和吸音材料。方榮利等人3以配合料

6、配合比m(粉煤灰)：m(碎玻璃):m(石灰石):(磷酸鈉或硼酸)=35:53.5:10:1.5,配合料細(xì)度控制在0.8mm方孔篩篩余小于5%，成型壓力35MPa,以1020/min速率升溫至850，發(fā)泡60min,再升溫到950，燒結(jié)60min,精心退火，即得泡沫玻璃。生產(chǎn)的粉煤灰泡沫玻璃以其無機(jī)硅酸鹽材質(zhì)和獨(dú)立的封閉微小氣孔結(jié)構(gòu),集傳統(tǒng)保溫隔熱材料優(yōu)點(diǎn)于一身,具有容重低、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小、不吸濕、不透氣、不燃燒、防嚙防蛀、耐酸耐堿(氫氟酸除外)、無毒、無放射性、化學(xué)性能穩(wěn)定,既是保冷材料又是保溫材料,易加工且不易變型等特點(diǎn)。在惡劣環(huán)境下(低溫、超低溫、高溫、高低溫交替變換及潮濕環(huán)境)中均可

7、使用。不但安全可靠,而且經(jīng)久耐用,被譽(yù)為“不用更換的永久性隔熱材料”。同時(shí),因其長(zhǎng)年使用也不會(huì)變質(zhì),本身又能起到防火防震作用,故被廣泛應(yīng)用于石化、輕工、造船、冷藏、建筑、環(huán)保、地下工程、國(guó)防軍工等領(lǐng)域。生產(chǎn)泡沫玻璃有利于廢物利用,保護(hù)環(huán)境,其產(chǎn)品也有顯著的環(huán)保效益,屬于國(guó)家大力提倡并扶持的產(chǎn)業(yè),其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都十分樂觀,發(fā)展前景極為廣闊?？梢灶A(yù)見若投資建設(shè)一條年產(chǎn)1.2×10000m3泡沫玻璃毛坯的工業(yè)化生產(chǎn)線,需用主廠房1620m2,輔助廠房800m2,設(shè)備投資約需625萬元,總投資不超過1000萬元,單位綜合成本716.5元/m3,年銷售收入可達(dá)1876.9萬元,年稅后凈利

8、潤(rùn)605.7萬元,投資利潤(rùn)率為72。3.2粉煤灰加氣混凝土粉煤灰加氣混凝土是一種新型建筑材料，具有新型、輕質(zhì)、保溫、節(jié)能等特點(diǎn)，主要原料為粉煤灰，用量70左右，其它為石灰、水泥、石膏、發(fā)氣劑等，原材料經(jīng)過加工配料、攪拌澆注，發(fā)氣稠化、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序制成；粉煤灰加氣混凝土制品主要有徹塊和板材兩類。主要設(shè)備有球磨機(jī)、計(jì)量配料設(shè)備、攪拌澆注機(jī)、模具、切割機(jī)、蒸壓釜、蒸壓鍋爐、輸送設(shè)備等；近幾年來研究最多的是粉煤灰加氣混凝土砌塊，它是一種新型環(huán)保墻體材料具有重量輕、隔熱、保溫、防火、吸聲、省工和充分利用“三廢”等優(yōu)點(diǎn)，還能降低工程造價(jià)和減輕建筑物自重，提高抗震性能，是一種較好的新型輕質(zhì)墻體材料；

9、但是，在粉煤灰加氣混凝土墻體上抹灰普遍出現(xiàn)了空鼓、裂縫、剝落等現(xiàn)象，一些科研人員近年來針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了大量的研究；大秦鐵路股份有限公司技術(shù)生產(chǎn)部朱君4依據(jù)具體實(shí)例就墻體表面抹灰層產(chǎn)生的空鼓、開裂，詳細(xì)分析了其原因，并提出了切實(shí)可行的控制措施，為進(jìn)一步推廣使用該種墻材創(chuàng)造了條件。3.3塑料/粉煤灰復(fù)合材料隨著人民生活水平的提高，大量的塑料廢棄物的丟棄，對(duì)環(huán)境已造成了惡劣的影響，形成了白色污染，近年來我國(guó)塑料的真正利用率一直徘徊在10%左右，利用廢舊塑料和粉煤灰復(fù)合生產(chǎn)新材料是一種新的開發(fā)利用途徑。中科院長(zhǎng)春應(yīng)用研究所一直致力于這方面的研究，對(duì)多種廢舊塑料和粉煤灰進(jìn)行了不同配比、增容、增塑的研究，

10、研制出的金屬替代材料在不加任何骨架材料的情況下，具有良好的壓縮、彎曲、沖擊強(qiáng)度等綜合性能。成功生產(chǎn)出的城市排水井蓋、墻壁內(nèi)分線盒等產(chǎn)品性能良好。張志梅等5成功探討了利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工藝方法及條件。這些都對(duì)綜合治理白色污染合格和黑色污染起著重大的意義，為資源回收和利用開辟了一條新路；具有較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，隨著21世紀(jì)復(fù)合材料的發(fā)展，其開發(fā)應(yīng)用前景十分廣闊。3.4粉煤灰用于廢水處理粉煤灰具有吸附作用可以有效地去除廢水中的COD、BOD5、SS等；作為吸附劑、徐凝劑、助凝劑在水處理中有著廣泛的用途。 粉煤灰治理制漿造紙廢水、脫色脫味眾所周知，制漿造紙是用水大戶，噸紙用水量高

11、達(dá)300500，我國(guó)造紙排放量占工業(yè)污水量的1/6，COD和SS均占1/4，造紙污水是水污染治理的重點(diǎn)，用粉煤灰可以處理造紙污水，是以污制污，充分利用資源一條途徑。郝紅等6人研究發(fā)現(xiàn)灰水比為1:201:15的沖灰水與CODcr濃度為330mg/L的造紙廠廢水充分摻混、沉降，3天后CODcr濃度可達(dá)100mg/L以下，BOD5、SS、PH、色度等指標(biāo)經(jīng)合適的工藝處理均能達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放的要求。我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)建立了粉煤灰處理造紙、化纖廢水的示范工程，治理效果良好。 改性粉煤灰處理重金屬?gòu)U水據(jù)報(bào)道7：粉煤灰經(jīng)適當(dāng)改性后對(duì)溶液中鉻等重金屬離子具有良好的吸附性能，進(jìn)而對(duì)用改性粉煤灰分別處理含重金屬離子

12、鉻、鉛、銅、鎘廢水，并將它應(yīng)用到電鍍廢水中，效果很好，且達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；彭榮華等8，以熱電廠產(chǎn)生的粉煤灰為主要原料，經(jīng)適當(dāng)條件下制成改性粉煤灰，研究發(fā)現(xiàn)在適宜PH值范圍，改性粉煤灰去除工業(yè)電鍍廢水中重金屬離子Cr6+、Pb2+、Cu2+、Cd2+效果良好，去除率達(dá)97.5%以上，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。4.展望粉煤灰的綜合利用率雖然在逐漸提高，但利用于高等技術(shù)方面還較薄弱，在提取有用礦物，保護(hù)環(huán)境等還有待進(jìn)一步開發(fā)；當(dāng)然也需要考慮各地的實(shí)際情況，特別是周邊地區(qū)發(fā)電廠排灰量的情況，要因地制宜地選擇粉煤灰的用量，不能盲目的加大粉煤灰的使用量，增加運(yùn)輸成本；21世紀(jì)是倡導(dǎo)資源節(jié)約型的社會(huì)；有理由相信，隨

13、著粉煤灰綜合利用技術(shù)不斷進(jìn)步，以粉煤灰為原料的一些高附加值的產(chǎn)品也將層出不窮，并得到廣泛的應(yīng)用。不僅是解決環(huán)境污染；也是提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益和諧統(tǒng)一的重要途徑；在國(guó)家極力提倡發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的今天也尤為重要。參考文獻(xiàn)1 王曉華，李興春，元國(guó)成.大慶石油管理局粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀及前景J.油氣田環(huán)境保護(hù)，2005，（3）：44-45.2黃兆龍，湛淵源.粉煤灰的物理和化學(xué)性質(zhì)J.粉煤灰綜合利用，2003，（4）：3-8.3方榮利，劉敏，周元林.利用粉煤灰研制泡沫玻璃J.新型建筑材料，2003，（3）：38-40.4朱君.粉煤灰加氣混凝土徹塊填充墻抹灰空裂控制J

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15、TION OF FLY ASHHao XiaoFei Rao Xianfa, Li Ming-Zhou(National Engineering center for Multipurpose Utilization of Non-Metallic Mineral Resources,Zhengzhou 450006 Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, jiangxi 341000)Abstract：fly ash is the major waste solid resource. It pollutes severely the environ