浅析粉煤灰的综合利用

摘要：从降低粉煤灰对环境污染和将其变废为宝的角度,综述了国内外对粉煤灰综合利用的现状,并具体介绍了粉煤灰在建材制品、化学工业、农业以及环境保护等领域应用中的研究热点,提出了大量的可行方案,为粉煤灰综合利用的全面推广奠定了一定的理论基础。另外还对粉煤灰应用中面临的问题提出了一些应对措施,最后对粉煤灰今后应用的重点作了展望。

关键词：粉煤灰的综合利用

Abstract: from the lower to the environment pollution of fly ash and its point of view, waste at home and abroad are reviewed in this paper, about the present situation of comprehensive utilization of fly ash and fly ash are introduced in the concrete building materials products, chemical industry, agriculture and environmental protection in areas such as application of the hot research topic, a large number of feasible solution is put forward, for the comprehensive promotion of comprehensive utilization of fly ash has laid a theoretical foundation. Also are faced with the problem in the application of fly ash puts forward some countermeasures, the final key prospected for the future application of fly ash.

Key words: the comprehensive utilization of fly ash

中图分类号：TU522.3+5 文献标识码：A文章编号：

1.煤粉灰概述

根据粉煤灰理化性能的不同，粉煤灰综合利用领域包括：混凝土、砂浆应用；水泥应用；新型墙体材料应用；粉煤灰陶粒应用；粉煤灰提铝等高附加值产品；工程回填用灰等方面，提出以下建议。

粉煤灰综合利用是指：以粉煤灰为原料生产建材产品、化工产品、复合材料等各类型产品；从粉煤灰中进行物质提取的加工利用过程；粉煤灰用于建筑工程、筑路、农业、回填等工程。

济南市粉煤灰主要是由二氧化硅粉、三氧化二铝、氧化钙、烧失量（未燃尽的有机质）、三氧化硫、氧化镁、氧化铁等成分组成，其中主要成分为二氧化硅和三氧化二铝。由于燃煤成分不同，粉煤灰中三氧化二铝的含量晋中、济南、阳泉地区三氧化二铝含量在31%～38%。

根据粉煤灰理化性能的不同，粉煤灰综合利用领域包括：混凝土、砂浆应用；水泥应用；新型墙体材料应用；粉煤灰陶粒应用；粉煤灰提铝等高附加值产品；工程回填用灰等方面。

2.粉煤灰综合利用技术现状及进展

粉煤灰在材料方面的应用是其最主要的应用途径，也是目前粉煤灰综合利用技术最成熟的方面，在实际应用中具有良好的效果。这里重点介绍粉煤灰在建筑材料方面的应用。

2.1生产水泥

粉煤灰的化学成分与粘土相似，因此可代替粘土生产水泥，其生产工艺和技术装备与生产普通硅酸盐水泥相同。另外，用粉煤灰作混合材料还可制成粉煤灰水泥，由于其具有较好的耐腐蚀性、抗渗性和干缩性较小等特点，可用于抗裂性、耐腐蚀性要求较高的海事工程、水利工程等。由于粉煤灰中含有一定比例的未燃烧碳，在水泥生产中，通过锻烧熟料可以达到节省燃料的目的。

2.2改性混凝土

在混凝土中掺入一些粉煤灰，可以改善混凝土性能，尤其是在高性能混凝土中粉煤灰作为功能组分时作用更加明显。用粉煤灰代替部分水泥制成混凝土用在海事工程时，可以防止海水侵蚀，随着粉煤灰含量增加，抗侵蚀能力增强。另外，粉煤灰混凝土后期性能优越，在高层建筑的地下部分、大型设备基础和水工结构中应用较多。粉煤灰可提高混凝土可泵性，C60 混凝土一次泵送高度 350 m的上海东方明珠电视塔就是掺粉煤灰泵送混凝土施工的成功范例。高的水化热会使混凝土内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，掺粉煤灰可以大大降低混凝土的水化热，如浙江省秦山核电站壁厚 1 m 的混凝土安全壳无裂缝出现。在龙首水电站的筑坝材料中，采用掺杂了粉煤灰和低水泥用量的碾压混凝土，不仅减少了水泥的用量，降低了成本，而且显著降低混凝土的最高温升。

3.粉煤灰的综合利用建议

3.1将济南市燃煤电厂粉煤灰进行分选和磨细灰。粉煤灰分选主要是将原灰经过粉煤灰分选机达到粗细灰分离的工艺，分选出的细灰可达到国标《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2005）中规定的粉煤灰I、II级以上的标准，产品可作为商品粉煤灰直接销售。

粉煤灰磨细主要是对粉煤灰分选机分离后的粗灰采用球磨或其他形式的磨机进行磨细操作，使得磨细后粉煤灰的指标达到粉煤灰国标II级以上标准，作为商品粉煤灰销售。

3.2从高铝粉煤灰提铝提硅。高铝粉煤灰一般指氧化铝含量大于30%，氧化铝和二氧化硅总量大于80%的粉煤灰。开发利用高铝粉煤灰，可部分替代有限的铝矾土矿产资源，缓解铝土矿资源短缺的矛盾。该工艺将廉价的粉煤灰转换成金属铝和基础工业原料白炭黑，产品附加值高，市场广阔。

技术路线问题一直是高铝粉煤灰开发利用的主要瓶颈。国内外对粉煤灰中铝的资源化利用研究开展了大量工作，主要工艺分为碱法烧结、酸浸以及火法熔炼铝硅合金等。今年来，我国高铝粉煤灰提取氧化铝技术有了长足发展，有些已进入工业应用示范阶段。山西高铝粉煤灰开发利用才刚刚起步，示范项目仍处在建设阶段，还没有运行经验。高铝粉煤灰不少用于制砖等建筑材料，利用层次不高，附加值较低；开发利用的技术工艺还有待进一步完善；利用过程中二次污染问题和能耗较高等问题有待进一步解决；对高铝粉煤灰有开发利用意向的大型企业还不多，重视程度和投入力度还不够等。

“十二五”时期，应按照“以煤为基、多元发展”的思路，尽快把高铝粉煤灰开发利用工作做大做强、做深做细。在高铝粉煤灰提铝、提硅的同时，对粉煤灰中高价金属镓、钛、稀土等进行重点研究提取，逐渐建立工业应用示范基地。

3.3粉煤灰陶粒生产。陶粒是陶制的颗粒，其表面是一层坚硬的外壳，其形状因工艺的不同而有差异，大部分呈圆形或椭圆形球体。陶粒作为人工合成轻型材料，在建筑工程领域、园林绿化领域、水处理领域有着广泛的用途。

粉煤灰烧结生产陶粒的基本原理：粉煤灰混合物经过成球工序转变成为圆球状颗粒，在1000℃以上高温作用下，粉煤灰中硅铝等氧化物在颗粒内处于熔融状态，冷却后形成陶粒轻骨料。粉煤灰烧结陶粒完全克服了粉煤灰本身的固有缺点，性能（耐久性）稳定。

粉煤灰陶粒可以作为轻型混凝土（保温混凝土）的粗骨料、新型墙材的填充材料使用，还可以用作水处理用滤料，同时在路面、路基工程中也有广泛的应用，且使用量巨大。

3.4高掺量（大于30%）粉煤灰复合水泥。粉煤灰作为水泥生产的主要掺合料已被广泛采用，目前大部分水泥企业，水泥生产过程中粉煤灰的掺加量不超过30%。新型高掺量粉煤灰复合水泥生产技术通过激发粉煤灰活性，得以大大提高水泥生产过程中粉煤灰的添加量，粉煤灰在生产原料中的比重由原来的25%~30%提高到40%~50%，甚至60%以上，在综合利用粉煤灰的同时，大大降低了水泥生产能耗和二氧化碳排放量，水泥产品性能达到国标要求，是水泥发展的重要方向，应予以鼓励发展。

3.5粉煤灰生产新型墙材。“十一五”期间，利用粉煤灰等工业固体废弃物生产空心砌块、粉煤灰空心砖、加气混凝土、轻型建筑墙板等新型建筑材料，已经形成了一个新型建材生产应用的新兴产业，面对“十二五”期间我省基础建设的快速发展，随着建筑形式由混凝土等重型结构向节能抗震轻型结构发展，这一产业将迎来一个高速发展的机遇，我省坐拥大量的粉煤灰和脱硫石膏原料资源，应采取政策措施鼓励和促进新型建材产业的发展，使其成长为我省国民经济的新的增长点。

从粉煤灰的具体利用情况看，建筑材料掺灰量按20%计算，每年可利用粉煤灰720万吨；覆土造地按30%计算，每年可利用粉煤灰1080万吨。两项相加，可利用粉煤灰1800万吨，全省每年仍有1800万吨粉煤灰没有得到利用。预计到2014年，如维持现在的综合利用水平，则全省粉煤灰的静态存量将达到3亿多吨。

3.6建议政府要进一步给予政策引导和投资支持，发挥主导作用。建议有关部门进一步加强粉煤灰综合治理的前瞻性研究，积极推进粉煤灰综合利用新技术、新产品的科技开发；加快科研成果转化；让粉煤灰 “弃则为害，用则为宝”的特点为多数人所知。提高全民环保意识，营造粉煤灰综合利用的良好社会氛围，把济南市建设成为我省粉煤灰综合利用的示范市。建议政府出台具体的粉煤灰综合利用管理措施，投入相关资金用以支持粉煤灰综合利用工作的开展。

4.结语

本文在结合调查资料的基础上，对粉煤灰的综合利用现状进行了综述，并具体探讨了粉煤灰在建材、化工、农业以及环保等领域的应用。粉煤灰综合利用的前景广阔，今后的重点应是开发和推行大用灰量、低成本、高质量的粉煤灰利用新技术。

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