關于加強大唐托克托電廠高鋁粉煤灰深度開發利用的探索

張聰力　馬瑞強

摘 要：隨著內蒙古火力發電廠裝機容量規模的不斷擴大，發電廠燃煤副產品粉煤灰的排放量急劇增長。由于粉煤灰的不斷產出，既占地、又污染環境，而且不便于資源再利用。通過對粉煤灰基本組分和性能進行分析。重點介紹了適應粉煤灰綜合利用的發展方向及粉煤灰深度開發利用的經濟價值和社會價值。同時，結合大唐集團旗下的托克托發電廠電力產業的不斷壯大，粉煤灰產生量隨之不斷增加，本論文探索了深度開發利用粉煤灰的有效途徑，有利于資源再利用，實現循環經濟。此外，也應加強相關領域的立法引導作用。

關鍵詞：粉煤灰；高鋁；深度利用；探索

1 前言

隨著火電裝機容量從2002年開始爆炸式增長，中國的粉煤灰排放量在過去8年間增加了2.5倍，是中國工業固體廢物的最大單一排放源。2009 年，中國粉煤灰的產量達到了3.75 億噸，相當于當年中國城市生活垃圾總量的兩倍多；其體積可達到4.24 億立方米，相當于每天填滿1個水立方[2]。作為煤炭能源大省的內蒙古自治區，粉煤灰產出已經占到了固體廢棄物的50%以上，僅首府城市呼和浩特及近郊的火力發電總裝機容量已經達到了770萬千瓦，而且大唐國際托克托電廠2×60萬千瓦增容機組項目已經啟動，預計2年后，僅呼和浩特市區的火電總裝機容量將接近900萬千瓦，年產出粉煤灰620萬噸以上，粉煤灰的深度開發利用刻不容緩。

2 粉煤灰目前的利用現狀

內蒙古托克托工業區建設的高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯產技術示范工程。該技術工藝研發與示范被納入“十一五”國家科技支撐計劃“高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯產工藝技術優化與產業示范”項目支持，主要是針對內蒙古中西部煤電資源基地大量高鋁粉煤灰處置與資源利用產業化技術需求，開發高鋁粉煤灰無害處置與多組分資源協同利用的產業化工藝技術體系，凝煉西部資源基地煤炭-電力-有色金屬-建材循環經濟發展模式，提高鋁資源戰略儲備技術保障能力。

內蒙古中西部和山西北部等地區的部分煤炭中賦含鋁礦物，發電后的粉煤灰中氧化鋁含量達40%-50%，具有較高經濟開發價值。大唐國際年提取氧化鋁20萬噸的項目證實該了項技術的可行性；內蒙古每1億噸的富鋁煤炭資源將能生產氧化鋁1200萬噸。積極開拓高鋁粉煤灰生產氧化鋁，將使資源價值最大化，對于增加國內鋁資源供給，發展循環經濟，促進區域經濟發展具有重要意義。[3]

目前，為推動內蒙古中西部地區高鋁粉煤灰處置與鋁資源利用，該技術示范工藝在優化和完善后，將具有較大推廣潛力。“十二五”期間，科技部將實施專項科技工程，加大對廢物循環利用和清潔生產研發的支持，大宗工業廢物、城市與工業生物質廢物等循環利用創新鏈，引導和支撐循環經濟發展。[4]

盡管粉煤灰提純氧化鋁工程可以消耗一定數量的粉煤灰，但限于設備選型、物料性質匹配等方面的技術原因，使得氧化鋁提純成本代價偏高。2012年，成品氧化鋁的單價是每噸2600-2800元，而生產1噸氧化鋁的成本是3200元。從環保角度考慮是意義深遠的，但是，卻是以犧牲利潤為代價的。

3 粉煤灰特性

由于粉煤灰中含有大量以活性氧化物SiO2和A12O3為主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是一個巨大的鋁的二次資源寶庫。所以，如何實現粉煤灰的綜合利用、變廢為寶的研究工作早已被人們所重視，并進行了較深人的研究。目前在利用粉煤灰開發制備各種新型水處理劑的研究已經取得了較大進展。由于粉煤灰中含有許多不規則形狀的玻璃狀顆粒，這些顆粒中還含有不同數量的微小氣泡和微小活性通道，因此粉煤灰表面成多孔結構，其孔隙率一般為 60%～70%，比表面積較大，且其表面上的原子力都呈未飽和狀態，使得粉煤灰具有較高的比表面能和較好的表面活性。

此外，粉煤灰中含有少量沸石、活性炭等具有交換特性的微粒，又富含鋁和硅等元素，這樣就使得粉煤灰具有了很強的物理吸附和化學吸附性能。粉煤灰對15于陽離子特別是重金屬離子具有很好的吸附效果。研究表明，粉煤灰對廢水中Cr6+吸附速率與Cr6+濃度成線性關系，Cr6+的去除主要是粉煤灰的吸附作用。粉煤灰對于Hg2+的吸附效果甚至比活性炭優異。粉煤灰對陰離子的吸附以化學吸附為主，是一個放熱過程，反應發生在陰離子與粉煤灰中高度活潑的活性CaO、Fe2O3和A12O3顆粒間。粉煤灰對除磷和除氟等效果明顯，符合朗格謬等溫吸附方程。粉煤灰中的SiO2和具有弱酸性的A12O3及Fe2O3可以與有機物羥基氧上的孤對電于形成很強的化學鍵，發生物理化學吸附。同時，粉煤灰具有較大的比表面積和靜電吸附作用。粉煤灰還具有顯著的去除COD和脫色效果。

4 粉煤灰可深度開發利用前景

歐美、日本等發達國家的粉煤灰資源化利用比例已經達到了60%以上。目前，內蒙古的粉煤灰主要用于水泥工業、生產空心磚、作為混凝土工程及其它建筑材料，總體利用率不足30%。而且，粗放開發利用對環境造成了二次污染，同時回收利用附加值也比較低。伴有相當數量的重金屬離子的粉煤灰的逐年排放與堆積，對有限耕地的保護、地表水資源的威脅、沙塵的形成等帶來了隱患。同時也不利于以煤炭為主要能源之一的內蒙古自治區的產業結構的進一步優化。

粉煤灰資源的綜合利用，應該本著“因地制宜、鼓勵利用、多種途徑、講求實效、重點突破、逐步推廣”的方針，在國家相關優惠政策推動下廣泛應用為宜。在以下方面對粉煤灰做深度開發利用，并提升其附加值：

第一、環保材料：

以大唐國際托克托發電廠豐富的高鋁粉煤灰為主要原料，開發廉價高效的污水處理用、中性無機絮凝固化劑。以呼和浩特為樣板，在現有生活、工業污水處理廠的處理設備無需更新的前提下，替代使用中的成本高、環境壓力大的水溶性高分子絮凝產品。且污水處理后的泥土擬可做為有機肥安全回田，實現循環經濟。

第二、土壤改良劑：

一定比例的爐灰渣與土壤混合，比較適合植物生長。可用于大棚種植業。10%的爐灰渣與土壤混合（15kg/m2）比較適合植物生長；也可大面積應用于市區的盆景花卉、公路綠化帶培養基等場合。同時，客觀上降低因雨水沖刷，綠化帶中泥水蔓延路面、風干后的揚塵。

5 結束語

保護環境，利在當代、功在千秋，面對土地資源日趨減少、能源消耗極大的現實，深度開發利用粉煤灰是一舉多得的有效措施，科學地、可持續實現循環經濟。同時大力提高能源使用效率和發展可再生能源，促進能源結構的優化。在粉煤灰綜合利用辦法上，總結粉煤灰進入再利用環節以后的特點，吸收、借鑒歐美、日本等發達國家的成功經驗，探索我國煤灰綜合利用環節有效的污染防治制度，實現規則全覆蓋、流程全監管，消除粉煤灰污染防治的真空。加之，環保部門也應積極地參與相關立法的制訂，使污染防治目標在政策法規中得到同樣充分的體現。

參考文獻

[1]劉凱等，粉煤灰開發利用方向探討[J].山西能源與節能，2003，30（3）：3～5.

[2]2010煤炭的真實成本-粉煤灰調查報告（R）.

[3]關于進一步加強高鋁粉煤灰資源開發利用的指導意見，發改辦產業（2011）310號.

[4]喻良，粉煤灰綜合利用亟待加速，中國經濟導報，2011年11月.