淺談粉煤灰的應(yīng)用

摘 要：國(guó)外粉煤灰的綜合利用，最早始于上世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始對(duì)粉煤灰進(jìn)行研究。二戰(zhàn)后，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的應(yīng)用開(kāi)始商品化。目前在國(guó)外，粉煤灰已被廣泛應(yīng)用于建材、建工、交通、農(nóng)業(yè)、化工和冶金等方面。在國(guó)內(nèi)，粉煤灰的綜合利用問(wèn)題受到越來(lái)越多的重視，目前也已在建材、建工、材料、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等其它領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，粉煤灰綜合利用率不斷提高。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；干排；濕排；土工格柵

粉煤灰又稱(chēng)為飛灰，是從粉煤鍋爐煙氣中收集到的粉塵狀物質(zhì)，它是現(xiàn)代燃煤電廠(chǎng)排放出的副產(chǎn)品。通常所說(shuō)的粉煤灰是指燃煤電廠(chǎng)中磨細(xì)煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出，再被收塵器收集到的粉塵狀物質(zhì)。粉煤灰是火力發(fā)電的必然產(chǎn)物，通常每消耗4噸煤，就產(chǎn)生1噸粉煤灰。有報(bào)告指出，2009年中國(guó)煤炭消費(fèi)量超過(guò)30億噸，其中電力行業(yè)耗煤超過(guò)了一半，保守估計(jì)，當(dāng)年中國(guó)粉煤灰的產(chǎn)量達(dá)到了3.75億噸，其規(guī)模相當(dāng)于同年中國(guó)城市生活垃圾總量的兩倍多。排放速度相當(dāng)于每天填滿(mǎn)一個(gè)水立方。

火電廠(chǎng)貯灰場(chǎng)的隨意排放不僅規(guī)模巨大，同時(shí)還產(chǎn)生了粉煤灰成分（重金屬、放射物質(zhì)）污染、空氣污染、水污染、土壤污染、人體健康危害以及地質(zhì)災(zāi)害等多個(gè)方面的環(huán)境破壞和社會(huì)影響。粉煤灰不僅污染了環(huán)境，而且占用了大量的土地。這對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)人多地少、土地資源寶貴的國(guó)家來(lái)說(shuō)，是個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題。特別是在靠近大城市的一些沿海和平原地區(qū)，粉煤灰的處置已成為當(dāng)?shù)鼗痣姀S(chǎng)所要解決的首要問(wèn)題，甚至從某種程度上說(shuō)，這已成為制約我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。

如何充分利用粉煤灰，將其變廢為寶，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注的研究課題。隨著人們對(duì)此問(wèn)題越來(lái)越重視，粉煤灰的綜合利用已經(jīng)迅速發(fā)展。

國(guó)外粉煤灰的綜合利用，最早始于上世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始對(duì)粉煤灰進(jìn)行研究。二戰(zhàn)后，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的應(yīng)用開(kāi)始商品化。目前在國(guó)外，粉煤灰已被廣泛應(yīng)用于建材、建工、交通、農(nóng)業(yè)、化工和冶金等方面。其中生產(chǎn)水泥和拌制混凝土的粉煤灰利用量大，經(jīng)濟(jì)效益較好。美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家粉煤灰綜合利用技術(shù)分為高、中、低三部分，高技術(shù)主要包括粉煤灰礦物利用、做吸附材料、隔熱或耐高溫材料、塑料填料等，此部分經(jīng)濟(jì)效益好，但粉煤灰利用量較低；中等技術(shù)主要是粉煤灰用于建材、建設(shè)工程方面，如做水泥與混凝土的混合材料、瀝青填料，粉煤灰砌塊等，此部分粉煤灰利用量中等，但利用量較穩(wěn)定；低技術(shù)是將粉煤灰直接用于回填，或用于道路工程、填筑材料、土壤改良等，此部分粉煤灰用量大，面廣，但階段性較明顯。

中國(guó)粉煤灰綜合利用工作從50年代起，就一直受到國(guó)家的高度重視。80年代，國(guó)家把資源綜合利用作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重大經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策，提出了一系列鼓勵(lì)措施和優(yōu)惠政策，特別是隨著《中國(guó)粉煤灰綜合利用技術(shù)政策及其實(shí)施要點(diǎn)》的頒布，粉煤灰的綜合利用問(wèn)題受到越來(lái)越多的重視，目前已在建材、建工、材料、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等其它領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，粉煤灰綜合利用率不斷提高，到2004年達(dá)69.41%。按國(guó)際統(tǒng)計(jì)方式，粉煤灰的利用率已達(dá)到國(guó)際平均水平以上，主要用于建筑材料、筑路、回填、建筑工程、農(nóng)業(yè)以及資源回收等方面。

粉煤灰的排放形式有干排和濕排兩種。干排粉煤灰性質(zhì)穩(wěn)定，絕大部分被用于建筑材料。被堆放的大部分是濕排粉煤灰，濕排粉煤灰的性質(zhì)不僅與粉煤灰性質(zhì)有關(guān)，也與濕排用水及堆放時(shí)間有關(guān)。青島、大連等濱海城市多用海水排放粉煤灰，青島市濕排粉煤灰量的80%使用的是海水[1]。日本的研究結(jié)果表明，將土工格柵在50℃和80℃的海水中浸泡15個(gè)月后，其強(qiáng)度和應(yīng)變幾乎沒(méi)有降低。初步研究表明，海水濕排粉煤灰與干排粉煤灰一樣具有自硬性，而且其強(qiáng)度隨時(shí)間有規(guī)律的連續(xù)增長(zhǎng)[1]。具有這種強(qiáng)度性質(zhì)的海水濕排粉煤灰，是研究土工合成材料在強(qiáng)度變化的填土中的蠕變機(jī)理的理想介質(zhì)。同時(shí)，粉煤灰自重輕，作為土工結(jié)構(gòu)物的填料可以減輕作用在地基上的堆載、擋土墻上的土壓力、邊坡的自重應(yīng)力。粉煤灰由離散顆粒組成，與土工合成材料的相互作用力大，可以說(shuō)粉煤灰是一種理想的加筋土結(jié)構(gòu)物填料。利用粉煤灰代替礫類(lèi)土、砂類(lèi)土作為加筋土結(jié)構(gòu)物填料，可以減輕環(huán)境負(fù)荷，同時(shí)變廢為寶、節(jié)省工程造價(jià)又可以避免可能因?yàn)殚_(kāi)采砂石導(dǎo)致對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

關(guān)于將粉煤灰作為填料的加筋土結(jié)構(gòu)物方面的研究，文獻(xiàn)[2]報(bào)告了土工織物加筋粉煤灰堤的模型試驗(yàn)結(jié)果：與粉煤灰堤相比較，加筋粉煤灰堤的承載力提高了3倍以上。文獻(xiàn)[3]介紹了混凝土預(yù)制件作為拉筋的粉煤灰擋土墻現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，粉煤灰可以作為加筋擋土墻填料，粉煤灰路基中的應(yīng)力分布及土筋之間的受力特性與普通填土規(guī)律大致相同。文獻(xiàn)[4、5]以粉煤灰加筋土為例，利用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法及有限元對(duì)加筋土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。文獻(xiàn)[6-8]進(jìn)行了加筋材料與粉煤灰的界面作用特性的基礎(chǔ)性研究。

粉煤灰是我國(guó)主要工業(yè)固體廢物之一。雖然粉煤灰的利用率已達(dá)到國(guó)際平均水平以上，但是，每年仍然有約4200萬(wàn)噸的粉煤灰未被有效利用，而且年年累計(jì)。粉煤灰的應(yīng)用問(wèn)題是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。