粉煤灰材料综合利用现状综述及展望

摘要：本文分析了粉煤灰材料的危害、当今世界国家的粉煤灰利用情况，详细分析了粉煤灰材料的综合利用情况，并展望了今后粉煤灰综合利用发展方向，为今后粉煤灰的综合利用提供了参考。

关键词：粉煤灰综合利用

Abstract: This paper analyzes the harm of fly ash material, today's world of fly ash utilization, a detailed analysis of the situation of the comprehensive utilization of fly ash material, and prospects the future development direction of comprehensive utilization of fly ash, fly ash comprehensive utilization for future reference.

Key words: comprehensive utilization of fly ash

中图分类号： TU522 文献标识码： A 文章编号：

1. 综述

随着对电力和热电的要求不断增长，电力和热电工业迅猛发展，全国火电装机容量已达2亿千瓦以上，粉煤灰排量也日益增加，现在每年的排放量达1.2亿吨之多，堆置用地将达2万亩以上。粉煤灰堆场流出的废水，污染农田；渗入地下，污染地下水；扬起粉尘，污染空气。

20世纪60年代，就发出了“综合利用大有文章可做”的号召；1990年，朱镕基看到粉煤灰处置问题的严重性，并提出要由‘以贮为主’逐步过渡到‘以用为主’。”

2. 当今世界国家利用粉煤灰情况

世界各国都很重视粉煤灰的资源化应用，一些发达国家粉煤灰资源化率相当高，如荷兰达到100%，意大利92%，丹麦90%，比利时73%。美国将粉煤灰列在主要固体资源中的第7位，排在矿渣、石灰和石膏之前。我国粉煤灰综合利用率不断提高，例如从1989年到1995年，粉煤灰排放量平均递增8.13%，而利用率平均递增达11.86%，即高出排放量近4个百分点。2006年全国燃煤电厂粉煤灰综合利用率达到了66%。

欧美发达国家的大型电厂已将烟气净化、灰渣干排、干灰调湿等纳入电厂规划，达到既清洁发电又使粉煤灰资源化，粉煤灰被大量应用于筑路、生产水泥和优质混凝土、制砖及其它建材，并将粉煤灰大量用于建筑高速公路。中国粉煤灰利用的重点是大用量方向，如掺于混凝土中建桥、建坝、高层建筑底板、核发电站的安全壳等，正在建设中的三峡工程预计用粉煤灰量达133.8万吨。更大量的利用在修筑高等级公路并已逐渐推广。还用于矿区回填、农业上改良土壤、墙体材料烧结砖、混凝土、粉煤灰水泥等。

3. 粉煤灰材料利用情况

3.1 粉煤灰在房建材料的应用

粉煤灰房建材料是房建材料中的新兴产业，其范畴包括粉煤灰混凝土与粉煤灰砂浆、粉煤灰墙体材料、粉煤灰屋面材料、粉煤灰轻骨料和粉煤灰功能材料等五大类。由于粉煤灰具有的独特的物理化学性能，其房建材料有着其他相关材料无可比拟的优势，例如掺有粉煤灰的优质混凝土，其耐久性优于普通混凝土。在水库建筑中，粉煤灰是浇注大坝混凝土的不可缺少的组分。自改革开放以来国家大力推广混凝土墙体材料。生产、应用和发展粉煤灰房建材料，既可实现粉煤灰的资源化，节约耕地、节约能源、保护生态环境，又可促进建筑业和住宅产业的现代化，实现建材工业“由大变强，靠新出强”跨世纪发展战略，也是符合我国国民经济可持续发展战略的要求。

3.1.1 粉煤灰混凝土和粉煤灰砂浆

粉煤灰具有火山灰活性。“火山灰活性”是指其能在常温下与石灰起化学反应生成具有胶凝性能的水化产物的性能。硅酸盐水泥在水化过程中要生成游离石灰（以氢氧化钙形式存在），而粉煤灰火山灰活性使其能与游离石灰结合生成新的胶凝物质，形成比普通混凝土性能优良的优质混凝土。

3.1.2 粉煤灰烧结砖替代实心黏土砖

实心黏土砖毁坏农田，排除烟尘对大气污染严重，保温性能差，作为墙体材料使建筑物厚度大，质量重，基础深，建筑能耗大，而粉煤灰墙体材料的生产和应用可以消除实心黏土砖的各种弊端。

3.1.3 粉煤灰加气混凝土

粉煤灰加气混凝土是一种以粉煤灰为主要原料、采用特殊化学发气方法形成多孔结构的蒸压多孔硅酸盐混凝土。

3.1.4 粉煤灰陶粒

粉煤灰陶粒是用粉煤灰作为主要原料，掺加少量黏结剂（如黏土）和固体燃料（如煤粉），经混合、成球、高温焙烧（1200℃-1300℃）而制得或以粉煤灰为主要原料掺入少量石灰或其他钙质原料，经混合、成球、蒸发养护或自然养护而制得一种人造轻骨料。主要是在混凝土中替代砂、石等重骨料，制作轻骨料混凝土及制品。

3.1.5 粉煤灰板材

粉煤灰板材是以粉煤灰为主要原料制作的各种建筑板材，包括墙板、吊顶板等。

3.1.6 粉煤灰瓦

粉煤灰瓦是混凝土瓦的一种。是在混凝土混合料中掺入30%以上的粉煤灰制成的混凝土瓦。

3.1.7 粉煤灰功能材料

利用粉煤灰制作具有某种特定功能，如保温、隔热、防水、防火、耐火、防腐等功能的房建材料，也是粉煤灰综合利用的一条重要途径。例如保温隔热材料中的粉煤灰泡沫混凝土、粉煤灰珍珠岩制品、粉煤灰泡沫塑料和粉煤灰保温砂浆等；用于吸音、防火、耐火的粉煤灰纤维棉、粉煤灰纤维棉防吸音吊顶板和粉煤灰耐火砖；用于防腐的粉煤灰耐酸胶泥和粉煤灰防腐材料。

3.2 水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。与素混凝土桩相比，CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大、地基变形小等特点并具有交大的适用范围。CFG桩法适用于处理黏性土、粉土、砂土和以自重固结的素填土地基。

3.3 粉煤灰换填法

粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似性，主要成分有硅、铝、铁等氧化物，其中硅铝氧化物含量超过70%以上；粉煤灰的压实曲线与粘性土相似，但其曲线峰区范围比黏性土平缓，即有相对较宽的最优含水量范围。因此，粉煤灰大量用于填土工程。

3.4 粉煤灰加固吹填土地基

不仅能改善地基的排水性能,而且能提高地基的稳定性以及有效的减少地基的过量沉降。

3.5 粉煤灰挤密桩加固软土地基

利用粉煤灰与石灰之间水化反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等一系列水硬性物质，提高了桩身强度，使粉煤灰桩复合地基具有较高的承载力。

3.6 建筑微晶玻璃

粉煤灰建筑微晶玻璃是由粉煤灰、助熔剂、澄清剂、成核剂等原料，经混合搅拌、熔化、成型、退火结晶和表面再加工等工序制成的。在建筑、冶金、机电、化工等领域有广泛的应用前景。

3.7 灰场返田

粉煤灰中含有促进植物生长所必需的碳、硅、硫及其他磷、钾、氮、铁、钙、锰、硼等多种元素，灰场覆土返田后，土壤成分的改良有利于农作物的生长。

4. 展望

粉煤灰材料的综合利用已经取得了长足的发展，但其研究还有很多不足之处。今后，还应加强以下几个方面的研究：

1）在巩固和发展现有技术基础上，继续寻求大用量粉煤灰利用途径，重点开发高掺量粉煤灰制品及长距离输灰技术。

2）加强粉煤灰利用和环境治理的结合。

3）大力开发能产生巨大经济效益的高技术、精细利用途径，针对粉煤灰中某些利用价值较大的颗粒组分，进行分选和深加工利用。

4）粉煤灰利用专用设备的研究开发和粉煤灰利用管理体系的研究。

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