粉煤灰：國家推廣的成熟技術(shù)

煤炭在鍋爐中燃燒后有兩種固態(tài)殘留物——灰和渣。隨煙氣從鍋爐尾部排出的，經(jīng)除塵器收集下來的固體顆粒即“為粉煤灰”；顆粒較大或呈塊狀的，從爐膛底部收集出來的稱為“爐底渣”。從綜合利用角度來說的粉煤灰，一般也包括渣，即“灰渣”的統(tǒng)稱。粉煤灰主要有硅鋁玻璃、微晶礦物顆粒和未燃盡的殘?zhí)课⒘ＫM成，其化學(xué)成分以氧化硅和氧化鋁為主。

我國的粉煤灰大部來自大、中型火電廠煤粉發(fā)電鍋爐，另一部分則來自城市集中供熱的粉煤鍋爐。粉煤灰排放目前大多是濕排，需耗用大量的水；堆放需占用大量的土地。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計分析和預(yù)測，按目前排灰狀況和利用水平，排灰用水達10億多噸/年；貯灰占地約達50萬畝，歷年累積堆放總量已達10億噸以上，雖每年利用量在不斷增加，但總利用率還不足每年排放量的50%。隨著電力工業(yè)裝機容量增加，排灰量、用水量、占地量還要相應(yīng)增加。同時，濕法排灰不但費水、費電、污染環(huán)境，還降低了粉煤灰的活性，不利于它的綜合利用。隨著我國對除塵、干灰輸送技術(shù)的不斷成熟，今后電廠粉煤灰應(yīng)積極采用高效除塵器，并設(shè)計分電場干灰收集裝置使粉煤灰具有更大的用途。對濕式除塵器收集的粉煤灰，應(yīng)盡量設(shè)置脫水裝置或使其晾干，盡量降低水分至30%以下，為粉煤灰綜合利用創(chuàng)造條件。

我國粉煤灰最早用于生產(chǎn)建筑材料，利用率一直保持在25%左右。粉煤灰燒結(jié)磚、生產(chǎn)水泥熟料及用作混合材、生產(chǎn)陶粒、砌塊、加氣混凝土、墻體材料等，都是國家推廣的成熟技術(shù)。

技術(shù)瀏覽

1.粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚

粉煤灰用量從30%到70%，主要工藝和設(shè)備與普通粘土磚基本相同。用粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚的吉林某廠利用吉林熱電廠的濕排粉煤經(jīng)自然脫水至含水率在30%左右，按粉煤灰55%、粘土40%和5%的爐渣等工業(yè)廢渣進行配比。有廠年用粉煤灰40萬立方米，產(chǎn)粉煤灰燒結(jié)磚2.4億塊，年節(jié)省粘土430km3，節(jié)約標煤9600噸／年，具有較好社會效益和經(jīng)濟效益。

2.粉煤灰生產(chǎn)蒸汽養(yǎng)護磚（簡稱“蒸養(yǎng)磚”）

粉煤灰蒸養(yǎng)磚配料除粉煤灰可占65%左右外，還需配入適量骨料生石灰和石膏，經(jīng)坯料制備、壓制成型，經(jīng)常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護后燒制成磚。它對粉煤灰要求是灰的含碳量越低越好，灰的活性越高越好。

3.粉煤灰制取免燒免蒸磚

江西貴溪電廠為了使粉煤灰變害為寶，經(jīng)過研制開發(fā)出了免燒免蒸、低溫養(yǎng)護的新型粉煤灰磚。其主要配料是：粉煤灰占70%，爐底渣占15%、生石灰15%（作為激發(fā)劑），產(chǎn)品可達到75號粉煤灰磚標號，生產(chǎn)中總摻灰量達85%，以年產(chǎn)1000萬塊磚計，可用去灰量2萬噸，年創(chuàng)效益50萬元，節(jié)省排灰漿費用30萬元。節(jié)約灰場建設(shè)費40-50萬元，少占耕地130m2，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

4.粉煤灰生產(chǎn)硅酸鹽砌塊

粉煤灰硅酸鹽砌塊以粉煤灰、石灰和石膏和膠結(jié)料為原料，在配料中除爐渣為主占55%左右外，粉煤灰用量也可達30%。經(jīng)加水攪拌，振動成型，蒸汽養(yǎng)護而成。此工藝對粉煤灰質(zhì)量的要求是其燒失量低于15%。適用于工業(yè)及民用建筑，且比粘土磚的保溫性能好，自重輕，能滿足一般建筑物承重墻的耐火極限要求。

5.粉煤灰制泡沫玻璃

泡沫玻璃是一種新型建筑材料，它可由粉煤灰（可占70%）為主要原料燒制而成，其密度在0.5-0.8t/m3之間。具有抗壓、隔熱、隔音、防水、能浮出水面等性能，是現(xiàn)代高層建筑的優(yōu)質(zhì)材料。泡沫玻璃作大型雕塑材料，可制成大塊，可任意切割裝配。

用泡沫玻璃制成的墻體磚，密度僅為普通粘土磚的5%~10%，而強度卻高出8~15倍，所以，它具有質(zhì)輕、強度大、節(jié)能等優(yōu)點。用它作為保溫、隔熱、隔音材料具有物美價廉的優(yōu)點，有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。

6.粉煤灰制造加氣混凝土

粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土是以粉煤灰為基本原料，配以適量的水泥、石膏及鋁粉等添加劑以制成一種輕質(zhì)的混凝土，其粉煤灰用量可占70%左右。上海市在1998年僅混凝土一項利用粉煤灰近54萬噸，占總用灰量的15.6%。北京某廠利用高井電廠的干排粉煤灰為原料，年可生產(chǎn)加氣混凝土制品200km3。主要用于屋面保溫、內(nèi)外墻體和陽臺隔斷。具有較好的社會和經(jīng)濟效益。

7.粉煤灰生產(chǎn)陶粒

利用粉煤灰為主要原料，加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)成球、燒結(jié)而成的輕骨料為燒結(jié)粉煤灰陶粒。它是一種性能良好的人造輕骨料，其粉煤量用量可達80%左右。可以配制300號混凝土。天津市某廠利用天津一電廠的濕排粉煤為原料，年生產(chǎn)粉煤灰陶粒達9萬立方米。由于其有密度小、耐熱度高、抗摻性好、耐沖擊力強等優(yōu)點，可替代天然渣石配制150-300號的混凝土，廣泛地用于工業(yè)與民用建筑、制作各種混凝土構(gòu)件，還可用于橋梁、窯爐和煙囪的砌筑。如南京長江大橋公路橋道板，使用粉煤灰陶粒配制250-300號的陶粒混凝土就降低了大橋的自重。

8.粉煤灰在砂漿中代替部分水泥、石灰或砂

砂漿在建筑工程中的用量很大，且對粉煤灰的質(zhì)量不高，可改善混凝土的特性并節(jié)約水泥。此項技術(shù)可大量利用粉煤灰，每立方米混凝土可用粉煤灰50-100kg，節(jié)約水泥50-100kg。三峽工程中大量使用了優(yōu)質(zhì)粉煤灰，年用量已近30萬噸，并創(chuàng)造了世界年澆注量和最大澆注強度的世界紀錄。這項技術(shù)的用灰比例在10%以上。

9.粉煤灰代替粘土作生產(chǎn)水泥原料

由于粉煤灰的化學(xué)成分和粘土相似，可代替粘土生產(chǎn)水泥。其生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備與生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥一樣。沈陽市水泥廠利用沈陽熱電廠的濕排粉煤灰作配料年生產(chǎn)火山灰硅酸鹽水泥12萬噸。

10.粉煤灰作生產(chǎn)水泥的混合材

在用質(zhì)量合格的粉煤灰做混合材磨制水泥時，可分別生產(chǎn)普遍硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥（摻入量不高于15%）、粉煤灰水泥（摻入量為20%-40%不等），低標號砌筑水泥摻入量為60%-70%。德州某建材廠利用德州電廠的干排粉煤灰可年產(chǎn)硅酸鹽水泥15萬多噸，先后生產(chǎn)出了325號和425號R型粉煤灰硅酸鹽水泥。取得了年產(chǎn)利潤70萬元以上的經(jīng)濟效益和良好的環(huán)境效益。江蘇鹽城水泥廠利用鹽城電廠的干排粉煤灰25%左右生產(chǎn)出425號粉煤灰硅酸鹽水泥，也取得年盈利100多萬元的經(jīng)濟效益以及良好社會效益。

11.粉煤灰作井下回填和充填礦井塌陷區(qū)

河南省平頂山礦務(wù)局十一礦為開采傾斜和急傾斜煤層，曾用附近姚盂電廠的粉煤灰作井下注漿防火和充填材料試驗獲得成功。用粉煤灰注漿充填采空區(qū)可達到防火效果，同時還能較大幅度地減少地表移動值，粉煤灰充填采空區(qū)后對圍巖和煤柱起到了加強的作用，增強了煤柱的強度，有利于巷道維護。亦有利于厚煤層分層開采，提高煤炭回收率。

淮北礦務(wù)局利用淮北電廠的粉煤灰充填相城、朱莊、張莊和岱河等煤礦的塌陷區(qū)。該礦區(qū)每年約增加塌陷區(qū)2Mm3多，為緩和淮北電廠排灰場地的緊張狀態(tài)，于1979年提出建設(shè)塌陷區(qū)試驗排灰場，灰場距電廠僅4km，面積280km2，能容納700km3粉煤灰，于1980年2月建成沖灰，充填到設(shè)計標高后，于1982年10月覆土造田432畝，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。1997年，安徽省回填用灰65萬噸，占當年用灰量的26%。填方造地用灰的比例在25%左右。

12.粉煤灰用于筑路工程

用于公路的路面基層，用二灰石（石灰、粉煤灰、石子）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碎石，可使公路質(zhì)量大大提高并提高了施工速度，降低造價。現(xiàn)粉煤灰已大量用于高等級公路的路堤，質(zhì)量高于使用粘并大量節(jié)約了土地。近幾年筑路用灰的比例上升很快，已達到30%左右。僅滬寧高速公路就使用粉煤灰700萬噸。

13.從粉煤灰中提取多種化學(xué)、化工原料

(1) 堿法提取氫氧化鋁：有不少煤灰中的Al2O3含量高達25%~40%以上，因此從粉煤灰中提取氫氧化鋁既有經(jīng)濟效益又有環(huán)境效益。如波蘭等國用減法提取氫氧化鋁常用高溫?zé)Y(jié)法（1300℃以上），我國則多研究采用常壓蒸養(yǎng)、低溫（900℃左右）脫水的工藝，其優(yōu)點是能耗低。

(2) 回收鐵或磁珠：粉煤灰中的鐵主要以Fe2O3、Fe3O4和硅酸鐵等形態(tài)存在。鐵的回收一般采用磁選法。可先經(jīng)旋流器預(yù)選后，再用弱磁選礦機分選，富集得到高品位精鐵礦。如山東新汶電廠的粉煤灰中的鐵含量為7.68%，經(jīng)富集、選礦后的精礦品位提高到55.08%，鐵回收率為47.90%。

(3) 回收空心微珠：空心微珠是粉煤在1350-1500℃的高溫區(qū)域內(nèi)燃燒后呈熔融狀態(tài)，在高壓氣流霧化后，靠自身的表面張力凝聚成微珠，排灰時遇冷后所產(chǎn)生的一種空心球形珠體，其粒度一般為0.25-150um，個別有300um。根據(jù)珠壁薄厚不同，又分為漂珠和沉珠。漂珠可進行浮選提純。如南通天生港發(fā)電廠利用這種方法選出80%左右、燒失量有0.6%的漂珠，成本僅10多元／噸，可增值60~80元/噸。

采用重力分選法可回收沉珠。如用水力旋流器一次或多次開路分級，以攀枝花市502電廠的粉煤灰為原料，采用旋流器三段開路分級、獲得了沉珠含量達85%~95%，回收率大于75%的分選效果。

空心微珠具有球形、微小、質(zhì)輕、中空、耐高溫、電絕緣、高強度等多種優(yōu)異特性，可廣泛應(yīng)用于耐火材料、塑料、橡膠、石油、電子、航空、潛艇和軍工等工業(yè)中。

此外，由于粉煤灰的比表面積大，吸附能力強，具有高分子縮聚的特性，因此它易吸附、還原和富集鍺、鎵等某些稀散元素，國內(nèi)外均有成熟的工藝和經(jīng)驗。目前用于提取化學(xué)化工原料的用灰量占灰量的2%-3%。

14.粉煤灰生產(chǎn)磁性復(fù)混化肥

資興礦務(wù)局煤電焦化總廠發(fā)電分廠曾用該廠的粉煤灰研制出了粉煤灰生產(chǎn)磁性復(fù)混化肥的產(chǎn)品，肥料中的磁性能刺激作物的生長，活化土壤，提高作物根系對土壤中養(yǎng)分的吸收。肥料的養(yǎng)分齊全，除有N、P、K三種肥料外，同時還有Si、Fe、Al、Mg、Ca、B、Zn、Mn和Cu等作物所需的微量元素及必需的養(yǎng)分。該復(fù)混化肥曾對水稻、茶葉、烤煙和桔子等農(nóng)、果作物做了大面積的推廣示范試驗，證明對這些作物都有明顯的增產(chǎn)作用。這方面的用灰比例在10%左右。

企業(yè)推薦

一、大摻量粉煤灰水泥

1．技術(shù)性能

利用GB 1596-91規(guī)定的粉煤灰，摻量≥30%，可生產(chǎn)符合GB12958-1999《復(fù)合硅酸鹽水泥》及GB1344-1999《粉煤灰硅酸鹽水泥》的32.5#、32.5R#、42.5#、42.5R#標號；摻量≥50%，可生產(chǎn)符合GB/T3183-1997《砌筑水泥》175#、275#標號。

2．關(guān)鍵技術(shù)

摻用CF高效粉煤灰活性激發(fā)劑0.5％～1.5％提高復(fù)合水泥的早期和后期強度；合理選用復(fù)合摻和料和優(yōu)化配比，提高和改善水泥綜合性能。

3．適用范圍

應(yīng)用粉煤灰范圍廣泛，可根據(jù)不同粉煤灰的物化性能及設(shè)備因素，調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)品工藝。適用于水泥廠改造、新建水泥廠、水泥粉磨站、混凝土制品廠等。

4．經(jīng)濟效益

采用該技術(shù)可大幅度降低水泥熟料的用量，利用大量低成本的工業(yè)廢料。根據(jù)不同設(shè)計方案，每噸水泥成本可降低5～40元。

二、雙免粉煤灰承重磚

1．技術(shù)性能

執(zhí)行標準JC239-2001；公稱尺寸240×115×53(mm)，強度等級為MU10～MU30。抗凍性和干燥收縮均達到或超過要求。

2．技術(shù)特點

免蒸免燒粉煤灰承重磚可廣泛使用各種原料和工業(yè)廢渣。包括：電廠干排灰、礦渣、鋼渣、化工廠廢渣、煤矸石、蜂窩煤渣、碎石、石屑、河沙、山砂等等。

3．適用范圍

所制可用于8層以下承重建筑。粉煤灰可以采用干排灰和濕排灰。

4．經(jīng)濟效益

由于各地材料不同，價格不同，結(jié)合我們的實際經(jīng)驗，每塊磚的成本在7.5-9.5分，按粘土紅磚市場價0.12元/塊計算，年產(chǎn)1200萬塊磚，則每年利潤30～54萬元。

三、粉煤灰新型墻體材料

1．技術(shù)性能

包括粉煤灰小型空心砌塊（390mm×190mm×190mm），執(zhí)行標準：JC862-2000，強度等級≥MU10；粉煤灰空心磚，空心率≥40%，強度等級MU10～MU30；粉煤灰加氣混凝土砌塊（板），容重、抗壓強度、干燥收縮值符合國家標準；免蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒，松散干燥密度600～800Kg/m3，強度5～7MPa。

2．技術(shù)特點

粉煤灰經(jīng)優(yōu)化處理后，可代替水泥50%，強度增加50%以上。 適量摻用CF高效粉煤灰活性激發(fā)劑，保證早期及后期強度。 根據(jù)需要可采用雙免工藝。

3．適用范圍

可廣泛使用各種原料和工業(yè)廢渣。包括：電廠干排灰、礦渣、爐渣、鋼渣、化工廠廢渣、煤矸石、蜂窩煤渣、碎石、石屑、河沙、山砂等。

四、大摻量粉煤灰混凝土路面磚

1.技術(shù)性能

執(zhí)行標準：JC/T466-2000；強度等級C30～C80；吸水率2%～4%；軟化系數(shù)0.90～0.95。

2.技術(shù)特點

粉煤灰取代水泥用量50%，強度增加50%；地磚外觀平整，抗凍融性好；可使用各種原料和工業(yè)廢渣；本技術(shù)適用于彩色磚和普通磚。采用我公司CF高效粉煤灰活性激發(fā)劑對粉煤灰進行改性，保證地磚早后期強度。

3.適用范圍

人行行道路磚、廣場地磚、小區(qū)車行道路地磚、碼頭堆場地磚及其它特殊強度要求地磚。

4.經(jīng)營效益

根據(jù)企業(yè)實際經(jīng)驗，地磚每平方米降低3～4元，碼頭用磚每塊降低成本0.5元，具有可觀利潤空間。

五、高碳粉煤灰低溫制備水泥

1．技術(shù)性能

可生產(chǎn)符合GB12958-1999《復(fù)合硅酸鹽水泥》及GB1344-1999《粉煤灰硅酸鹽水泥》的32.5R#、42.5R#標號；GB/T3183-1997《砌筑水泥》175#、275#標號。

2．關(guān)鍵技術(shù)

溫度控制，物料的級配，添加適量的活性激發(fā)劑。

3．適用范圍

燒失量20%以上的粉煤灰或濕排灰。

4．經(jīng)濟效益和社會效益

每噸水泥生產(chǎn)成本，降低10元左右，按每年10萬噸水泥計，年新增利潤100萬元左右。

六、高硫高鈣粉煤灰生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥

1. 技術(shù)性能

符合GB12958-1999《復(fù)合硅酸鹽水泥》標準要求，水泥標號達：32.5#、32.5R#、42.5#、42.5R#。

2. 關(guān)鍵技術(shù)

合理選用復(fù)合安定劑和安定工藝處理和適當?shù)募壟洹?/p>

3. 適用范圍

循環(huán)流化床爐新型干法（如LIFAC、噴霧干燥法等）脫硫灰渣的綜合利用。

4. 經(jīng)濟效益和社會效益

較大幅度減少熟料用量，充分利用廢渣資源，減少排放。保護環(huán)境，經(jīng)濟效益明顯（按灰的品種不同可以不同的摻量，因而經(jīng)濟效益也有所不同）。

七、粉煤灰制高效脫硫劑

1． 技術(shù)性能

粉狀，細度180目左右，脫硫率可達80％以上。

2．關(guān)鍵技術(shù)

原材料選擇，組分優(yōu)化，活性激發(fā)，加工工藝路線。

3．適用范圍

用于循環(huán)流化床干法脫硫脫氮。

4．經(jīng)濟效益和社會效益

具有投資省，運營費用低的特點。該項目的應(yīng)用開發(fā)，具有良好的經(jīng)濟效益，社會效益和環(huán)境效益。

八、CF-1系列粉煤灰高效活性激發(fā)劑

1．技術(shù)性能

有效成份≥95％，含水量≤5％，細度180目左右，對水泥和水泥制品無有害成分，保質(zhì)期6個月。品種可根據(jù)粉煤灰基本性質(zhì)做不同的調(diào)整，可以適用各等級、不同煤質(zhì)和爐型粉煤灰。

2．適用范圍

適用于粉煤灰水泥、復(fù)合水泥、大摻量粉煤灰混凝土及其制品、雙免粉煤灰磚及砌塊，蒸養(yǎng)粉煤灰磚及砌塊，大摻量粉煤灰道路等。

3．使用說明

在制作水泥時，激發(fā)劑的摻量為總量的0.5％～1.5％；在制作粉煤灰磚時，激發(fā)劑的摻量為總量的0.3％～0.8％；使用時，激發(fā)劑和外摻料必須攪拌均勻。

4．效果

制作水泥時，可提高復(fù)合水泥28d強度5MPa；制作粉煤灰建材時，可提高28d強度

30％～50％。