粉煤灰的綜合利用及建議

張蓬朝 曹凱琪 陳子波

華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院

燃煤廠排出的主要固體廢物就是粉煤灰，粉煤灰主要在燃煤排放的灰氣中收集。粉煤灰是由除塵器對(duì)煤矸石和煤泥資源進(jìn)行處理，在煤炭發(fā)電廠綜合利用而收集的細(xì)粉煤灰和底渣，是一種流動(dòng)性好、松裝密度小的粉狀物料。目前，粉煤灰的產(chǎn)量每年約有5億噸。

我國有大量的煤炭資源，每年有大量的煤炭開采和使用，1985年到1995年，我國火電廠粉煤灰排放總量平均每年增加560萬噸，到2000年時(shí)我國粉煤灰排放量達(dá)到驚人的1.2億噸[1]，按目前的排灰效率和利用技術(shù)水平，沖灰用水量和貯灰場地相比之前將要增加一倍，分別可以達(dá)到十多億噸和40多萬畝[2]。灰場的建設(shè)運(yùn)行使用對(duì)周圍環(huán)境的會(huì)造成較大的影響。影響主要體現(xiàn)在這幾方面：對(duì)環(huán)境空氣的影響、地表水及地下水的影響、生態(tài)環(huán)境的影響和安全環(huán)境影響。雖然現(xiàn)在我國有一些法律法規(guī)出臺(tái)以及各種優(yōu)惠政策的實(shí)施，但仍然有大量的粉煤灰未被利用，帶來了嚴(yán)重的社會(huì)和環(huán)境問題。

一、粉煤灰的分類

粉煤灰由性質(zhì)可以分為f類粉煤灰和C類粉煤灰，其中，具有火山灰性質(zhì)的是F類粉煤灰。除了具有火山性能以外，同時(shí)顯示某些膠凝性的是C類粉煤灰[3]。粉煤灰中氧化鈣的含量小于10%，稱為低鈣粉煤灰，氧化鈣量在百分之10到20%之間，叫中鈣粉煤灰，氧化鈣的量大于20%時(shí)，稱為高鈣粉煤灰[4]。

粉煤灰還可以分為煤粉爐粉煤灰、循環(huán)流化床粉煤灰。其中煤粉爐粉煤灰是溫度高達(dá)1300℃煤燃燒生成的灰：循環(huán)流化床粉煤灰是煤在800-900℃燃燒的條件下產(chǎn)生的灰。

粉煤灰中的化學(xué)組成

成分 Si2o3 Al2o3 Fe2o3 Cao Mgo SO3 Na2o K2O平均值 50.6 27.2 7.0 2.8 1.2 0.3 0.5 1.3

粉煤灰需水量比

灰級(jí) 一級(jí)灰 二級(jí)灰 三級(jí)灰數(shù)值 95% 95%-105% 105%-115%

二、粉煤灰顆粒的形成

粉煤灰首先變成多孔碳粒，而后粉煤灰由多孔碳粒轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸嗫椎牟Ａw[5]，最后轉(zhuǎn)化為玻璃珠。

三、粉煤灰的品質(zhì)參數(shù)

細(xì)度、需水量比、燒失量。氧化硅，氧化鋁及氧化鐵含量、玻璃體、密度、安定性、含堿量。粉煤灰的燒失量與粉煤灰的強(qiáng)度引氣劑劑量抗凍性都有直接的關(guān)系。粉煤灰中密度大的部分其多孔玻璃體含量相對(duì)較低，玻璃珠含量就高，因而其強(qiáng)度發(fā)展貢獻(xiàn)程度較大[6]。

四、粉煤灰的性狀

粉煤灰的性狀主要包括，表現(xiàn)色澤、粒徑和細(xì)度、比表面積、顆粒級(jí)配、密度、需水量比、火山灰活性、燒失量、含水率、金屬化合物的含量、收縮性、均勻性。其中粉煤灰中的含水率不得超過1%，否則它會(huì)影響卸料和駐場等操作[7]

五、粉煤灰有三個(gè)基本效應(yīng)

粉煤灰有三個(gè)效應(yīng)其中第一效應(yīng)為形態(tài)效應(yīng)，粉煤灰第二效應(yīng)是活性效應(yīng)，第三基本效應(yīng)為微集料效應(yīng)[8]。三類效應(yīng)是按照 混凝土凝結(jié)硬化的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程和各類社會(huì)效應(yīng)的影響經(jīng)濟(jì)狀況，以及為了便于學(xué)生運(yùn)用粉煤灰基本信息效應(yīng)的觀點(diǎn)來經(jīng)行區(qū)別分類的。

六、粉煤灰在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

土壤的物理性質(zhì)也可以由粉煤灰改善，參入不同含量的粉煤灰可以對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生參差不齊的效果。可以提高土壤的滲透性，防止水土流失，有利于保溫保濕，使土壤的水肥氣熱向協(xié)調(diào)平衡，為作物的生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境[9]。粉煤灰中還含有各種植物生長所必需的微量元素，如石氧氫磷鉀鈣鎂鐵硼錳銅鋅等，可以增強(qiáng)植物的抗倒伏性和耐旱性，提高種子的發(fā)芽率等，粉煤灰還可以提高土壤的PH值，而且時(shí)間表明在沙質(zhì)土壤上施粉，煤灰增產(chǎn)效果不明顯，在鹽堿土地施肥后，增產(chǎn)效果特別明顯。

七、粉煤灰的優(yōu)化加工

目前我國對(duì)粉煤灰的綜合利用局限于對(duì)鋁元素的分離和提取，局限于鋁制品中氧化鋁的制作，應(yīng)該采取全元素，無公害的利用途徑，根據(jù)粉煤灰的化學(xué)與物理組成走不同的途徑。主要精力不能只放在在粉煤灰中提取氧化鋁[10]，還可以提取鐵、硅等無污染元素化合物。粉煤灰資源的研究方向主要是對(duì)粉煤灰中金屬元素化合物的提取，對(duì)富含硅、鋁元素的部分進(jìn)行精細(xì)化管理。也是我國企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要過程。通過對(duì)粉煤灰的綜合利用使其體現(xiàn)出更高的價(jià)值，使其變廢為寶。在粉煤灰研究領(lǐng)域要腳踏實(shí)地地做研究，出成果，不斷探索粉煤灰綜合利用的新途徑對(duì)粉煤灰綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。