我国粉煤灰利用现状

1、我国粉煤灰综合利用现状与展望 郝小非 1 饶先发 2 李明周 2 （1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州， 450006;2. 江西理工大学，江西赣州， 341000） 摘 要：粉煤灰是我国固体废弃物污染的主要来源，它严重污染着环境，其资源优化利用一直都是我国政府 和专家关注的对象，本文结合粉煤灰的基本性质和组成，重点介绍了粉煤灰在我国矿产资源综合利用方面 的研究现状。关键词：粉煤灰 性质 现状 粉煤灰是发电厂与各种燃煤锅炉排放的一种固体废弃物，据统计我国粉煤灰年排放量高达 2 亿吨，且每年 都在递增，是工业废渣中产量最大的一种废渣。不仅污染了环境还占用大量土地，造成的环境问题已相当

2、 严重。因此对粉煤灰治理是刻不容缓的，其综合利用可以化害为利，变废为宝，从而实现经济和社会的协 调发展，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。1. 粉煤灰的综合利用回顾 长期以来我国利用粉煤灰主要是回填低洼地、矿井、煤矿塌陷区、砖厂的土坑等，此方法不需任何技术， 方法简单，但易造成二次污染，利用效益较低。 二十世纪八十年代后，各科研院所加大了对粉煤灰的研究 开发和综合利用， 将其在建筑材料方面的应用列为重点研究对象， 认为其具有较高的化学内能和火山活性， 是一种性能优良的水泥、混凝土的掺合料和特优的辅助性胶凝材料；其在建材制品、筑路工程方面的应用 也迅速扩大。但往往也存在着很多缺点；利用粉煤

3、灰配制混凝土既节省材料且性能优良，但需要粉煤灰的 技术经济指标较高，况且掺量较少；利用粉煤灰制粉煤灰水泥既节省材料且掺量可达 75% ，但往往增加水 泥的需水量，影响水泥强度及其水泥制品的耐久性。利用粉煤灰生产烧结砖和蒸养砖，具有能耗低、工艺 简单、不产生二次污染、导热系数小、重量轻等特点，但抗冻融能力差，应用有限。 近年来，国家加大了对粉煤灰综合利用的引导、鼓励和给与相应企业的优惠政策，特别是随着粉煤灰综 合利用政策的颁布，粉煤灰已在建材、建工、农业、材料、环境保护等其它领域得到应用和扩展，至今， 我国粉煤灰综合利用技术有近 200 项，得到实施应用的有近 70 项。用于建材制品方面约占粉煤

4、灰利用总 量的 35% ，道路施工约占 20% ，农业应用约占 15% ，填充材料约占 15% ，建筑工程约占 10% ，提取矿物 和高值利用约占 5%1 。2. 粉煤灰的物理、化学性质 粉煤灰是以富铝玻璃体存在，是多种矿物高分散度单体颗粒的集合体，具有颗粒小、比表面积大、孔隙率 高、活性高、吸附能力强等特点，物相组成主要有石英、磁铁矿、莫来石、玻璃体和少量碳等。在显微镜 下观察粉煤灰，可以看到一些大小不等的圆球形和形状不规则的非球体颗粒，密度为 2-2.3g/cm2 ，松散干 容重 550-800kg/cm3, 比表面积 270-350m2/g, 孔隙率 60-75% ，强度可达 7000k

5、g/m2; 分析我国 30 家大型 发电厂粉煤灰的组成见表 12 ；由于其具有的独特的理化性质，使其具有颗粒小、比面积大、孔隙率高、 活性高、吸附能力强等特点；及其较高的应用和研究价值。粉煤灰的化学成分 （%）名称 烧失量 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO R2O SO3含量 320 4356 410 2035 0.51.5 0.62.0 1.02.5 0.31.53. 粉煤灰综合利用现状3.1 粉煤灰制泡沫玻璃 泡沫玻璃是一种新型的环保建筑节能材料,它是以碎玻璃、 粉煤灰为主要原料 ,在加入发泡剂、 改性剂、 促进剂、稳泡剂之后经过细碎粉磨 ,形成配合料 ,再经过低温预热、高

6、温溶融、发泡、稳泡、退火等工序而制成的 一种无机非金属特种玻璃材料。 其内部充满了无数微小均匀的连通或封闭气孔,是一种性能良好的保温隔热和吸音材料。方荣利等人3以配合料配合比 m（粉煤灰）：m（碎玻璃）:m（石灰石）:（磷酸钠或硼酸）=35:53.5:10:1.5,配合料细度控制在 0.8mm方孔筛筛余小于 5%，成型压力35MPa,以1020 C /min 速率升温至850 C,发泡60min,再升温到950 C,烧结60min,精心退火，即得泡沫玻璃。生产的粉煤灰泡 沫玻璃以其无机硅酸盐材质和独立的封闭微小气孔结构,集传统保温隔热材料优点于一身,具有容重低、 强度高、导热系数小、不吸湿、不

7、透气、不燃烧、防啮防蛀、耐酸耐碱（氢氟酸除外 ）、无毒、无放射性、化学性能稳定 ,既是保冷材料又是保温材料 ,易加工且不易变型等特点。在恶劣环境下（ 低温、超低温、高温、高低温交替变换及潮湿环境 ）中均可使用。不但安全可靠 ,而且经久耐用 ,被誉为 “不用更换的永久性隔热材料 ”。 同时 ,因其长年使用也不会变质 ,本身又能起到防火防震作用 ,故被广泛应用于石化、轻工、造船、冷藏、建 筑、环保、地下工程、国防军工等领域。生产泡沫玻璃有利于废物利用 ,保护环境 ,其产品也有显著的环保效益 , 属于国家大力提倡并扶持的产业 , 其经 济效益和社会效益都十分乐观，发展前景极为广阔。可以预见若投资建设

8、一条年产1.2 xi0000m3泡沫玻璃毛坯的工业化生产线 ,需用主厂房 1620m2, 辅助厂房 800m2, 设备投资约需 625 万元,总投资不超过 1000 万 元,单位综合成本716.5元/m3,年销售收入可达1876.9万元,年税后净利润605.7万元,投资利润率为72 %。3.2 粉煤灰加气混凝土粉煤灰加气混凝土是一种新型建筑材料，具有新型、轻质、保温、节能等特点，主要原料为粉煤灰，用量 70%左右，其它为石灰、水泥、石膏、发气剂等，原材料经过加工配料、搅拌浇注，发气稠化、切割、蒸 压养护等工序制成；粉煤灰加气混凝土制品主要有彻块和板材两类。主要设备有球磨机、计量配料设备、 搅拌

9、浇注机、模具、切割机、蒸压釜、蒸压锅炉、输送设备等；近几年来研究最多的是粉煤灰加气混凝土 砌块，它是一种新型环保墙体材料具有重量轻、隔热、保温、防火、吸声、省工和充分利用“三废 ”等优点，还能降低工程造价和减轻建筑物自重，提高抗震性能，是一种较好的新型轻质墙体材料；但是，在粉煤灰 加气混凝土墙体上抹灰普遍出现了空鼓、裂缝、剥落等现象，一些科研人员近年来针对此现象进行了大量 的研究；大秦铁路股份有限公司技术生产部朱君4依据具体实例就墙体表面抹灰层产生的空鼓、开裂，详细分析了其原因，并提出了切实可行的控制措施，为进一步推广使用该种墙材创造了条件。3.3 塑料 /粉煤灰复合材料随着人民生活水平的提高

10、，大量的塑料废弃物的丢弃，对环境已造成了恶劣的影响，形成了白色污染，近 年来我国塑料的真正利用率一直徘徊在 10% 左右，利用废旧塑料和粉煤灰复合生产新材料是一种新的开发 利用途径。中科院长春应用研究所一直致力于这方面的研究，对多种废旧塑料和粉煤灰进行了不同配比、 增容、增塑的研究，研制出的金属替代材料在不加任何骨架材料的情况下，具有良好的压缩、弯曲、冲击 强度等综合性能。成功生产出的城市排水井盖、墙壁内分线盒等产品性能良好。张志梅等5成功探讨了利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工艺方法及条件。这些都对综合治理白色污染合格和黑色污染起着重大 的意义，为资源回收和利用开辟了一条新路；具有较好的社会

11、、经济、环境效益，随着21 世纪复合材料的发展，其开发应用前景十分广阔。3.4 粉煤灰用于废水处理粉煤灰具有吸附作用可以有效地去除废水中的COD 、BOD5 、SS 等；作为吸附剂、徐凝剂、助凝剂在水处理中有着广泛的用途。3.4.1 粉煤灰治理制浆造纸废水、脱色脱味众所周知，制浆造纸是用水大户，吨纸用水量高达 300500 ，我国造纸排放量占工业污水量的1/6 ，COD和 SS 均占 1/4 ，造纸污水是水污染治理的重点，用粉煤灰可以处理造纸污水，是以污制污，充分利用资源 一条途径。郝红等人研究发现灰水比为1:201:15的冲灰水与CODcr浓度为330mg/L的造纸厂废水充分掺混、 沉 降，

12、3天后CODcr浓度可达100mg/L以下，BOD5、SS、PH、色度等指标经合适的工艺处理均能达到国 家一级排放的要求。我国部分地区已经建立了粉煤灰处理造纸、化纤废水的示范工程，治理效果良好。3.4.2 改性粉煤灰处理重金属废水据报道 7：粉煤灰经适当改性后对溶液中铬等重金属离子具有良好的吸附性能，进而对用改性粉煤灰分别 处理含重金属离子铬、铅、铜、镉废水，并将它应用到电镀废水中，效果很好，且达到国家排放标准；彭 荣华等 8，以热电厂产生的粉煤灰为主要原料，经适当条件下制成改性粉煤灰，研究发现在适宜PH 值范围，改性粉煤灰去除工业电镀废水中重金属离子Cr6+、Pb2+、Cu2+、Cd2+效果

13、良好，去除率达 97.5%以上，达到国家排放标准。4. 展望 粉煤灰的综合利用率虽然在逐渐提高，但利用于高等技术方面还较薄弱，在提取有用矿物，保护环境等还 有待进一步开发；当然也需要考虑各地的实际情况，特别是周边地区发电厂排灰量的情况，要因地制宜地 选择粉煤灰的用量，不能盲目的加大粉煤灰的使用量，增加运输成本； 21 世纪是倡导资源节约型的社会； 有理由相信，随着粉煤灰综合利用技术不断进步，以粉煤灰为原料的一些高附加值的产品也将层出不穷， 并得到广泛的应用。不仅是解决环境污染；也是提高资源利用率，实现可持续发展，达到经济效益、社会 效益、环境效益和谐统一的重要途径；在国家极力提倡发展循环经济的

14、今天也尤为重要。参考文献1 王晓华，李兴春，元国成.大庆石油管理局粉煤灰综合利用现状及前景J.油气田环境保护，2005 , ( 3):44-45.2 黄兆龙，湛渊源 .粉煤灰的物理和化学性质 J. 粉煤灰综合利用， 2003 ，( 4)： 3-8.3 方荣利，刘敏，周元林 .利用粉煤灰研制泡沫玻璃 J. 新型建筑材料， 2003 ，( 3)： 38-40.4 朱君.粉煤灰加气混凝土彻块填充墙抹灰空裂控制J. 建筑设计， 2005 ， 34( 1)： 119-1205 张志梅，刘志刚，严海标，等利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦J.化工环保，2000，20(1)： 25-276 郝红，谭红武，王建影

15、，等.利用粉煤灰处理安徽造纸厂废水的可行性试验研究J .中国水利水电科学研究院学报， 2003 ， 1 ( 2)： 134-1397 李方文，魏先勋，李彩亭，等.粉煤灰在环境工程中应用J. 污染防治技术 ,2002,15(3):27-29.8 彭荣华、陈丽娟、李晓湘改性粉煤灰吸附处理含重金属离子废水的研究J.材料保护，2005,38(1):48-50THE NEW REPORT ABOUT THE COMPREHENSIVE UTILIZATION OF FLY ASHHao Xiao -Fei Rao Xian -a, Li Ming-Zhou(National Engineering center for Multipurpose Utilization of Non-Metallic Mineral Resources,Zhengzhou450006 Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, jiangxi 341000)Abstract ： fly ash is the major waste solid resource. It pollutes severely