粉煤灰的綜合利用及建議

張蓬朝 曹凱琪 陳子波

華北理工大學冶金與能源學院

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煤矸石和煤泥資源進行處理，在煤炭發電廠綜合利用而收集的細粉煤灰和底渣，是一種流動性好、松裝密度小的粉狀物料。目前，粉煤灰的產量每年約有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年時我國粉煤灰排放量達到驚人的1.2億噸[1]，按目前的排灰效率和利用技術水平，沖灰用水量和貯灰場地相比之前將要增加一倍，分別可以達到十多億噸和40多萬畝[2]。灰場的建設運行使用對周圍環境的會造成較大的影響。影響主要體現在這幾方面：對環境空氣的影響、地表水及地下水的影響、生態環境的影響和安全環境影響。雖然現在我國有一些法律法規出臺以及各種優惠政策的實施，但仍然有大量的粉煤灰未被利用，帶來了嚴重的社會和環境問題。

一、粉煤灰的分類

粉煤灰由性質可以分為f類粉煤灰和C類粉煤灰，其中，具有火山灰性質的是F類粉煤灰。除了具有火山性能以外，同時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，稱為高鈣粉煤灰[4]。

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

粉煤灰中的化學組成

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 一級灰 二級灰 三級灰數值 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變為有多孔的玻璃體[5]，最后轉化為玻璃珠。

三、粉煤灰的品質參數

細度、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度引氣劑劑量抗凍性都有直接的關系。粉煤灰中密度大的部分其多孔玻璃體含量相對較低，玻璃珠含量就高，因而其強度發展貢獻程度較大[6]。

四、粉煤灰的性狀

粉煤灰的性狀主要包括，表現色澤、粒徑和細度、比表面積、顆粒級配、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%，否則它會影響卸料和駐場等操作[7]

五、粉煤灰有三個基本效應

粉煤灰有三個效應其中第一效應為形態效應，粉煤灰第二效應是活性效應，第三基本效應為微集料效應[8]。三類效應是按照 混凝土凝結硬化的動態發展過程和各類社會效應的影響經濟狀況，以及為了便于學生運用粉煤灰基本信息效應的觀點來經行區別分類的。

六、粉煤灰在農業中的應用

土壤的物理性質也可以由粉煤灰改善，參入不同含量的粉煤灰可以對農作物產生參差不齊的效果。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調平衡，為作物的生長創造良好的土壤環境[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，可以增強植物的抗倒伏性和耐旱性，提高種子的發芽率等，粉煤灰還可以提高土壤的PH值，而且時間表明在沙質土壤上施粉，煤灰增產效果不明顯，在鹽堿土地施肥后，增產效果特別明顯。

七、粉煤灰的優化加工

目前我國對粉煤灰的綜合利用局限于對鋁元素的分離和提取，局限于鋁制品中氧化鋁的制作，應該采取全元素，無公害的利用途徑，根據粉煤灰的化學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粉煤灰中金屬元素化合物的提取，對富含硅、鋁元素的部分進行精細化管理。也是我國企業發展循環經濟和實現可持續發展的重要過程。通過對粉煤灰的綜合利用使其體現出更高的價值，使其變廢為寶。在粉煤灰研究領域要腳踏實地地做研究，出成果，不斷探索粉煤灰綜合利用的新途徑對粉煤灰綜合利用產業的發展具有重要意義。