粉煤灰的綜合利用

段東平

（廣州市番禺環(huán)境科學(xué)研究所有限公司 廣東廣州 511400）

1 理化性質(zhì)

粉煤灰是一種工業(yè)廢渣，屬于在火力發(fā)電廠煤粉鍋爐排除的，從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的粉末稱為粉煤灰。電廠燃煤過程排除的廢渣中最主要固體廢物。粉煤灰的比重在1.95～2.36之間，松干密度在450 kg/m3～700kg/m3范圍內(nèi)，比表面積在220 kg/m3～588 kg/m3之間。粉煤灰的特點(diǎn)：球形粒徑、多孔結(jié)構(gòu)，因此，松散狀態(tài)下的粉煤灰滲透性良好，滲透系數(shù)可以達(dá)到粘性土的數(shù)百倍。而粉煤灰在外荷載的作用下具有一定壓縮性能，且壓縮形變與粘性土相比小得多。粉煤灰的毛細(xì)現(xiàn)象十分強(qiáng)烈，其毛細(xì)水的上升高度與壓實(shí)度有緊密相關(guān)。粉煤灰的顆粒形貌可以借助掃描電鏡來觀察。粉煤灰的絕大部分粒徑范圍，從1μm到400μm，都可以通過掃描電鏡觀測到：小顆粒粉煤灰表面為表面光滑的球形顆粒，而較大顆粒粉煤灰(＞250μm)的形狀不規(guī)則。

硅、鋁和鐵的氧化物是構(gòu)成煤粉灰的主要化學(xué)成分。其它主要為為鈣、鎂、硫以及未燃燒的碳，而鉀、鈉的含量都較低。通常粉煤灰中的鈣會與硅鋁相化合進(jìn)而發(fā)生凝硬作用，使得粉煤灰的強(qiáng)度提升而可壓縮性降低。未燃燒的碳會提高粉煤灰的最優(yōu)含水量并且降低最大干容誼，從而減弱凝硬作用。

2 粉煤灰的產(chǎn)生

在爐膛中煤粉以懸浮狀態(tài)進(jìn)行燃燒，在爐內(nèi)的可燃物絕大部分都能燒盡，而在高溫?zé)煔庵杏捎诖罅炕祀s的不燃物（灰粉為主），因高溫作用而部分熔融。與此同時(shí)，大量細(xì)小球形顆粒在其表面作用下而產(chǎn)生。鍋爐尾部由于引風(fēng)機(jī)的抽氣作用，導(dǎo)致大量含有灰粉的煙氣流向爐尾。煙氣在引風(fēng)機(jī)還未將排入大氣之前，采用除塵器處理細(xì)小球形顆粒的過程中，這些被收集、分離的即為粉煤灰。

3 粉煤灰利用現(xiàn)狀

煤是我國的主要能源。同時(shí)，作為火力發(fā)電的副產(chǎn)品，是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一。我國粉煤灰排放量，在2015年已經(jīng)有達(dá)到5.7億噸，排灰程度達(dá)世界之最。因此，如何利用和處理粉煤灰，應(yīng)該引起人們的廣泛注意。

3.1 粉煤灰的填料填充用途

粉煤灰在建筑材料的用途，尤其是消耗大的固體原料，因其質(zhì)輕、耐高溫、性質(zhì)穩(wěn)定及廉價(jià)，比如：水泥中摻雜粉煤灰做填料，改善其性能；砂漿中添加粉煤灰用于修補(bǔ)加固混凝土等。燒制磚、波紋狀琉璃瓦、彩色步道板、保溫隔熱板及墻體材料等，可以采用粉煤灰為主原料，再加入調(diào)理劑、粘土、工業(yè)廢渣等來制作。除了以上建筑材料以外，利用粉煤灰特性也可以改善高聚物的一些性質(zhì)，比如提升聚乙烯的力學(xué)性能，天然橡膠中參入粉煤灰，可以進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。然而，粉煤灰中有著表面光滑且形狀規(guī)則的玻璃微珠，因此高聚物的填充局部可能會造成應(yīng)力弱，同時(shí)接觸的機(jī)器也極易產(chǎn)生磨損，所以高聚物的填充需先進(jìn)行改性方可利用。另針對淺色材料，粉煤灰不宜填料，因其有較深的顏色。在建筑材料和高聚物中填充粉煤灰，由于粉煤灰的吃灰量大，便于大量使用，且減輕粉煤灰的占地而造成的資源浪費(fèi)，這也是目前最有效果，也是最明顯處理粉煤灰的污染的途徑。

3.2 粉煤灰的吸附劑用途

農(nóng)業(yè)廢水的處理采用粉煤灰，可以起到“以廢治廢，變廢為寶”重要作用。針對生活廢水COD采用粉煤灰處理，可以達(dá)到54%以上的去除率[2]，效果極佳。另外，有關(guān)重金屬離子的工業(yè)廢水的去除率也有極佳效果，比如：去除率93.87%的六價(jià)鉻。而電鍍廢水中的Cu2+，也達(dá)到9.%以上的去除率，且低濃度的Cu2+去除率基本都可以達(dá)到100%[1]。因此，針對這類高污染的廢水處理都有著極佳的效果，也緩解了當(dāng)前環(huán)境的影響和破壞。

當(dāng)然，因粉煤灰中有著吸附性較差玻璃微珠，所以需要改性才能很好利用。粉煤灰改性混合酸方式來操作，如：加入鹽酸和硫酸；堿處理也行，如：加入石灰石或氫氧化鈉并加熱，主要為改善Pb2+、Cu2+、磷酸鹽及苯酚被粉煤灰的吸收[2]。而有機(jī)物也可以進(jìn)行改性，如：聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDM-DAAC）針對表面改性，有關(guān)色度的去除率可以達(dá)到97%以上，去除率90.3%的砷[3]。工業(yè)廢水采用吸附法處理效果也顯著，操作簡易，所以，合理處理粉煤灰處理廢水，可以改善生態(tài)環(huán)境。另外，相對蒙脫土、沸石、及麥飯石等吸附性能，粉煤灰的性能就不太理想，且吸附后分離也相對復(fù)雜，極易二次污染，同時(shí)在林榮過程中吸附后的物質(zhì)也容易析出，導(dǎo)致處理難度更大。

結(jié)語

根據(jù)粉煤灰的利用基本情況來看，粉煤灰除了大批量回填作用以外，同時(shí)，在建筑工程和建材生產(chǎn)的情況下，作為一種原料，尤其是在墻體、水泥等材料方面的利用，當(dāng)然從技術(shù)上來講也獲得一定的成功，然而由于提取的費(fèi)用較高，且仍然會有大量廢渣，因此目前也只有部分項(xiàng)目得到推廣應(yīng)用。由此可見，大批量利用粉煤灰仍將是今后針對粉煤灰綜合利用的趨勢，即環(huán)境污染得以解決，也減少建灰場投資、且灰場占地面積減少；普遍推廣和開發(fā)，在農(nóng)業(yè)、建工與建材等行業(yè)中粉煤灰的應(yīng)用；針對粉煤灰的高新技術(shù)利用的基礎(chǔ)理論研究知識開展相關(guān)工作，以促進(jìn)粉煤灰資源化進(jìn)程和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。