粉煤灰綜合利用技術的分析研究

宋頔

摘 要：近年來循環經濟的推動，使得國家加大了對于資源的利用效率的重視。粉煤灰這類固體廢棄物隨著發電量的增大而呈現了逐年增加的趨勢，必須加大對其的利用力度，以避免資源的浪費。論文作者長期工作在粉煤灰綜合利用技術的實踐當中，對于粉煤灰的成分的提取及其在建筑材料中的應用頗有研究心得。論文主要是對當前我國粉煤灰綜合利用技術的應用做全面的分析總結，給粉煤灰綜合利用提供參考。

關鍵詞：電廠；粉煤灰；綜合利用

中圖分類號：X701.2 文獻標志碼：A

0 引言

燃煤發電廠在發電過程中所產生的固體廢物主要就是粉煤灰。一般都是通過煤燃燒后的煙氣進行沉淀再進行收集到的細粉，其主要成分為金屬氧化物和碳。含碳量較少的粉煤灰呈現為灰色，含碳量比較高的表現為黑色并且其粒徑粗比較大。國家對于粉煤灰的綜合利用向來比較重視，國家相關部委還專門出臺《粉煤灰綜合利用管理辦法》來指導其開發利用。對于需要進行擴大規模或是新建的燃煤電廠，都需要在其項目報告中對于粉煤灰綜合利用給出明確的方案，并要求其嚴格執行。能源消耗量的增加，加速了電力工業的發展，同時也導致了粉煤灰產量的增加，這對環境的污染加劇，需要著重考慮粉煤灰的綜合利用工作。

1 燃煤電廠粉煤灰利用現狀分析

我國的能源結構以燃煤為主，粉煤灰是燃煤的廢棄物，是可以利用的資源。隨著電力、冶金、建材、化工、機電等工業的發展，粉煤灰的排放量日益增多，不充分利用，就要大量投資修建儲灰場，占用農田、污染環境。當前我國對粉煤灰的利用十分重視，從20世紀80年代開始就廣泛地被應用于建材、農業、分選等各個行業當中。建材行業是粉煤灰的利用大戶，主要用于燒磚、水泥、陶粒、砌塊和加氣混凝土。粉煤灰燒結磚，摻灰量可達20%～70%，可以改善磚的使用性能，同時可以降低其生產成本，增加市場競爭力。在建筑當中，主要是用于配置混凝土用于建筑材料當中使用。大壩碾壓混凝土，粉煤灰的摻入量已達60%左右，在水電站工程中采用，取得了施工速度快、工程優質、節約水泥的綜合效益。農業用途主要是在于回填造地，包括一些采煤塌陷區及相關山谷等。另外用于土木建筑工程上也有很大的用途，能提高道路質量，加快工程進度，節約投資。

當前我國包括燃煤電廠在內一共產生的粉煤灰的數量巨大，數據統計表明2015年我國共產生粉煤灰6.3億噸，預測在經給的時間內，粉煤灰的數量是表現為增長的趨勢，到2020年將預計達到9.2億噸。因此應該怎么樣加快對粉煤灰資源的綜合利用已引起了人們的關注，也成為科技工作者的熱點問題。我國各地方政府也比較重要粉煤灰的綜合利用工作，上海市對于粉煤灰的綜合利用在全國處于領先地位，多年來都超過100%位居全國第一。其對粉煤灰的綜合利用取得了良好的環保、經濟以及社會效益。但是對于其經濟不發達省份及城市的粉煤灰就不盡人意了。遼寧本溪的本鋼，其對粉煤灰的利用就比較差，從而造成了粉煤灰嚴重污染。貴州省對于煤炭的消耗量也非常大，產生的上千萬噸的粉煤灰卻無法得到有效的利用從而造成了嚴重的環境污染。

2 粉煤灰的處理及綜合利用措施

2.1 粉煤灰作水泥混合材料

粉煤灰其化學成分決定了其能與石灰等堿性激發劑發生反應，從而用來生產水泥的活性混合材料。許多國家都制定了用作水泥混合材料的粉煤灰品質標準。粉煤灰水泥中粉煤灰的摻量一般控制在20%～40%為宜，過量的話就會降低水泥的強度。在進行摻量時粉煤灰與水泥熟料的混合方法有兩種：第一，將粗粉煤灰提前進行磨細，然后與波特蘭水泥進行混合；第二，可以將粗粉煤灰、熟料和石膏混在一起然后同時時空行粉磨，具體方法視現場的工作情況而定。

2.2 粉煤灰生產低溫合成水泥

粉煤灰可以用來生產低溫合成水泥，生產工藝過程如下：第一步是石灰與少量晶種粉磨后與一定比例的粉煤灰混合均勻。配合料中石灰的加入量以石灰和粉煤灰中所含的有效氧化鈣含量計算以（22±2）%為宜。有效氧化鈣含量過低時會造成水泥強度下降；過高化學反應不完會也會起到反作用來降低水泥的強度。這時可以在蒸汽養護過程中加入一定量2%左右的蒸汽物料的晶種達到提高水泥強度的目的。第二步是石灰、粉煤灰混合料加水成型，進行蒸汽養護。第三步是將蒸汽養護物料在適宜溫度下煅燒一定的時間，通常控制燃燒溫度在700℃～800℃為宜，煅燒時間要根據蒸汽物料的形狀、尺寸、含碳量以及煅燒設備進行相應的試驗而定。第四步是將煅燒好的物料加入適量石膏，共同研磨成水泥。低溫合成水泥具有塊硬、強度大的特點，應用面非常廣，在當前已實現了很好的推廣和應用。

2.3 粉煤灰制作無熟料水泥

用粉煤灰制作無熟料水泥包括石灰粉煤灰水泥和純粉煤灰水泥。其主要用于制造大型墻板、砌塊和水泥瓦等；適用于農田水利基本建設和底層的民用建筑工程，如基礎墊層、砌筑砂漿等。純粉煤灰水泥是指在燃煤發電的火力發電廠中，采用爐內增鈣的方法而獲得的一種具有水硬性能的凝膠材料。該水泥可用于配置砂漿和混凝土，適用于地上、地下的一般建筑物的使用，同時相應的一些小小型水利工程也可以使用，這樣其應用面也非常廣，開發的前景不錯。

2.4 粉煤灰中提取氧化鋁

粉煤灰當中還有大量的鋁元素，其以氧化鋁的形式存在。在“十二五”粉煤灰綜合利用項目當中，最重要的就是推進氧化鋁提取技術的研究和發展及其相關的配套項目的建設。最早開始氧化鋁提取技術研究的是清華大學，2004年清華大學與大唐集團聯合自主研發了高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術，經過5年的技術攻關當前已掌握了其工業化生產的標準，當前該項目已成功的實施，其技術成果已得到了認可。中煤平朔集團與東北大學、天津大學等多家高等院校合作，采取了一種先提硅、再提鋁、聯產水泥的方法，該法在常壓低溫提硅后，使粉煤灰的鋁硅比基本達到了高硅鋁礦的成分水平，添加一定量的石灰或石灰石煅燒，其產物可直接用拜耳法生產冶金級氧化鋁，生產氧化鋁后的殘渣（約總灰量的20%～30%）用于生產高標號水泥，基本上做到了零排放。是一種簡便易行、附加值很高的工業化、精細化綜合利用粉煤灰類資源的方法，該方法獲得多項國際專利及國家專利。神華集團與吉林大學合作，針對內蒙古準格爾礦區流化床高鋁粉煤灰中氧化鋁的提取進行了技術攻關，成功的實施了工業級的氧化鋁提取工藝。當前神華集團“年產100萬t氧化鋁及綜合利用工業化示范廠”已成功地運行了數年，創造了很好的經濟效益。

3 粉煤灰綜合利用技術的發展趨勢

根據我國相關的政策規定，粉煤灰的綜合利用工作應該在當前的基礎上加大對于粉煤灰加氣混凝土、蒸壓磚、陶粒等建筑材料的應用。另外還需要加大對于高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術的大量產業化技術的應用及推廣。對于耗煤的內陸大省，必須積極地提高粉煤灰綜合利用水平，減少其對環境的污染。

參考文獻

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