粉煤灰的环境污染与综合利用

一、什么是粉煤灰？

煤炭在锅炉中燃烧后有两种固态残留物---灰和渣。随烟气从锅炉尾部排出的，主要经除尘器收集下来的固体颗粒即为粉煤灰；颗粒较大或呈块状的，从炉膛底部收集出来的称为炉底渣。从综合利用角度讲的粉煤灰，一般也包括渣，即灰渣的统称。

煤炭在锅炉中燃烧后有两种固态残留物---灰和渣。随烟气从锅炉尾部排出的，主要经除尘器收集下来的固体颗粒即为粉煤灰；颗粒较大或呈块状的，从炉膛底部收集出来的称为炉底渣。从综合利用角度讲的粉煤灰，一般也包括渣，即灰渣的统称。

二、粉煤灰的组成2.1

粉煤灰的化学成份2.2粉煤灰的矿物组成

2.1

粉煤灰的化学成份

粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿，方解石，石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在48％左右，氧化铝含量在27％左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。

2.2粉煤灰的矿物组成

粉煤灰以玻璃质微珠为主，其次为结晶相，主要结晶相为莫来石、磁铁矿、赤铁矿、石英、方解石等

玻璃相是粉煤灰的主要结晶相，粉煤灰玻璃质微珠及多孔体均以玻璃体为主，玻璃体含量为50%～80%，玻璃体在高温煅烧中储存了较高的化学内能，是粉煤灰活性的来源。

莫来石是粉煤灰中存在的二氧化硅和三氧化二铝在电厂锅炉燃烧过程中形成的。SEM下偶尔可以见到莫来石的针状自形晶集合体，莫来石含量在3．6%～11．3％之间，其变化与煤粉中三氧化二铝含量及煤粉燃烧时的炉膛温度等诸多因素有关。

磁铁矿和赤铁矿是粉煤灰中铁的主要赋存状态，一般磁铁矿含量较高。

石英为粉煤灰中的原生矿物，常量棱角状，不规则粒，粒度20～150不等，含量不高。三、粉煤灰的形态特征

粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃球组成，粒径1～50微米，根据颗粒形状可分为球形颗粒与不规则颗粒球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠，若据其在水中沉降性能的差异，则可分出飘珠，轻珠和沉珠；不规则颗粒包括多孔状玻璃体，多孔碳粒以及其他碎屑和复合颗粒以上各颗粒非常细小，只有借助SEM(扫描电子显微境)才能详细观察其形态特征。

四、粉煤灰的主要来源

我国的粉煤灰大部来自大、中型火电厂的煤粉发电锅炉，另一部分则是来自城市集中供热的粉煤锅炉。四、粉煤灰的环境污染

大量的粉煤灰如不加以处理，会产生扬尘，污染大气，对人体健康危害很大；排入河道水系会造成河流淤塞，污染水质。当前，对粉煤灰的处置方法主要有2种：土地填埋,贮灰池存储.国内外对其环境效应的研究表明，灰中潜在毒性物质会对土壤、地下水造成污染。在改土方面，也具有潜在不利效应：可溶盐、硼及其它潜在毒性元素含量过高，可导致元素不均衡以及土壤的板结和硬化。

据有关资料统计分析和预测，按目前排灰状况和利用水平，排灰用水达10亿多吨/年；贮灰占地约达50万亩，历年累积堆放总量已达10亿吨以上，虽每年利用量在不断增加，但总利用率还不足每年排放量的50%。随着电力工业装机容量增加，排灰量、用水量、占地量还要相应增加。

粉煤灰露天堆放，刮风天灰尘污染空气，下雨天渗水污染地下水。根据国内外试验研究发现，粉煤灰渗水使地下水产生不同程度的污染，比较明显的是使pH值升高、有毒有害的铬、砷等元素增加。再加上粉煤灰贮灰场大多位于江,河、湖及城市水源保护区域，水源保护问题也十分迫切。新闻：[晋]粉煤灰污染

170亩果园三年只开花不结果

昨日上午11时许，一辆运土车将满车的黄土倾倒在太原市柴村镇摄乐村的村边，两棵翠绿的松树被土埋了一半。又要到果树开花、授粉的时节了，可是该村村民张红亮承包的170亩果园因为粉尘污染已经连续三年只开花不结果，目前损失在60万元以上。

张红亮介绍，此前粉煤灰和垃圾都是倾倒在山底的大沟里，污染并不是很严重，对果园的影响也不大。从2004年开始，沟被填满了，粉煤灰和垃圾就被倾倒在了地面上，风一吹粉煤灰全都落在果树上。现在一棵树结的枣还不到1斤，开了花的花蕊里面也全都是土。

2005年，张红亮专门找到省里著名的果树植保专家马恩正。马恩正看了果园后，对他说，果树在品种和养护上都没有问题，是因为污染太严重，开花期污染太大，果树无法正常授粉才导致无果。

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目前，不算投入，张红亮损失已达60多万元。他说，果园第一期培植树苗等项目的投入就花了50多万元，每年施肥给水、请技术人员等也得6万多元，大部分的果树不结果，有的就算是结了果，也因为沾满粉煤灰无法进入市场。

张红亮的妻子拿着黑黄色的梨说，这种梨进入市场4毛多钱都没人要，因为一看梨子发黑顾客就不敢买。每年这片果园的损失都在30万元左右，家里已经是四处举债了，虽然每年村里都要给上几千元的污染赔偿费，但那与自己的损失比起来，简直是杯水车薪。

对此，太原市柴村镇摄乐村的村支书田春生说，张红亮的果园3年不结果，和倾倒土、粉煤灰有直接的关系。由于这里污染严重，一到了春天，果树都无法授粉，也使得老百姓都没办法种地，村委也很着急，但没有办法。

爱护美好家园,人人有责!!!

五、粉煤灰在环境保护中的应用

粉煤灰具有较大的比表面积，具有固体吸附剂性能，因此，可以利用粉煤灰的吸附性能，处理一些含有害物质的废弃物。应用粉煤灰的吸附性能净化废水，对COD、BOD5,色度等都有较好的去除作用。用它处理电镀废水，对Cr3+、Zn2+、Cu2+的去除率可分别达到98.8%,98.3%,90%。处理印染废水时，COD去除率75%,BOD5的去除率为76%，色度的去除率为50%。处理低浓度含油废水，其出水水质可达标排放。此外粉煤灰对废水中的Pb2+Hg2+、F-和酚类都有良好的去除作用。粉煤灰吸附水中磷时受pH的影响较大，在中性条件下，磷的去除率最高。粉煤灰适合低浓度的含磷污水，当磷浓度为5mg/L时，磷的去除率达64%。另外粉煤灰经处理后可用作废水处理混凝剂。梁天民等在粉煤灰中加入硫铁矿烧渣和适量氯化钠，在一定温度下用盐酸浸提制取混凝剂，其效果与其它混凝剂处理废水的比较见表4。

表4不同混凝剂对废水的处理效果(%)

混凝剂造纸废水制药废水印染废水制革废水COD去除率色度去除率COD去除率色度去除率COD去除率色度去除率COD去除率色度去除率粉煤灰混凝剂67.598.584.098.250.489.666.398.8硫酸铝63.696.281.495.053.384.364.597.3氯化铝66.194.981.495.022.980.665.791.9氯化铁62.594.578.491.940.380.564.894.5

用粉煤灰作脱硫剂（主要利用粉煤灰中的CaO等碱性物质）来脱除燃煤烟气中的二氧化硫，从而生成无害的硫酸盐类产物。在小型锅炉烟气脱硫中，有的是把飞灰清水打入除尘装置中进行脱硫，又叫飞灰脱硫；在中小型燃煤烟气的脱硫中，一般是利用飞灰和炉渣水脱硫，当燃煤中的钙硫比较小时，需另加石灰等碱性物质。

六、粉煤灰的综合利效益和

前景分析

综合利用粉煤灰可减少堆灰场占地，防止对水体、大气环境造成污染，又可作为一项原料来利用，创造明显的经济效益。据初步估算，每利用1万t粉煤灰，可为火力发电厂节约征地200m2，减少灰场投资运行费2～8万元，节约运灰费2～5万元。经加工处理后的分选灰或磨细灰可作为商品出售，可得赢利。利用粉煤灰还可降低用灰单位的生产成本，增加利润。1、粉煤灰生产烧结砖

粉煤灰的用量从30%到70%，主要工艺和设备与普通粘土砖基本相同。用粉煤灰生产烧结砖的吉林某厂利用吉林热电厂的湿排粉煤经自然脱水至含水率在30%左右，按粉煤灰55%、粘土40%和5%的炉渣等工业废渣进行配比。该厂年用粉煤灰40万米3，产粉煤灰烧结砖2.4亿块，年节省粘土430km3，节约标煤9600吨／年，具有较好的社会效益和经济效益。

2、粉煤灰生产蒸汽养护砖（简称蒸养砖）

粉煤灰蒸养砖的配料除粉煤灰可占65%左右外，还需配入适量的骨料生石灰和石膏，经坯料制备、压制成型，经常压或高压蒸汽养护后烧制成砖。它对粉煤灰的要求是灰的含碳量越低越好，灰的活性越高越好3、粉煤灰制泡沫玻璃

泡沫玻璃是一种新型建筑材料，它可由粉煤灰（可占70%）为主要原料烧制而成，其密度在0.5~0.8t/m3之间。具有抗压、隔热、隔音、防水、能浮出水面等性能，是现代高层建筑的优质材料。泡沫玻璃作大型雕塑材料，可制成大块，可任意切割装配。

用泡沫玻璃制成的墙体砖，密度仅为普通粘土砖的5%~10%，而强度却高出8~15倍，所以，它具有质轻、强度大、节能等优点。用它作为保温、隔热、隔音材料具有物美价廉的优点，有较高的经济效益和社会效益。4、粉煤灰制造加气混凝土

粉煤灰生产加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配以适量的水泥、石膏及铝粉等添加剂以制成一种轻质的混凝土，其粉煤灰用量可占70%左右。上海市1998年仅混凝土一项利用粉煤灰近54万吨，占总用灰量的15.6%。北京某厂利用高井电厂的干排粉煤灰为原料，年可生产加气混凝土制品200km3。主要用于屋面保温、内外墙体和阳台隔断。具有较好的社会和经济效益5.粉煤灰制泡沫玻璃泡沫玻璃是一种新型建筑材料，它可由粉煤灰（可占70%）为主要原料烧制而成，其密度在0.5~0.8t/m3之间。具有抗压、隔热、隔音、防水、能浮出水面等性能，是现代高层建筑的优质材料。泡沫玻璃作大型雕塑材料，可制成大块，可任意切割装配。

用泡沫玻璃制成的墙体砖，密度仅为普通粘土砖的5%~10%，而强度却高出8~15倍，所以，它具有质轻、强度大、节能等优点。用它作为保温、隔热、隔音材料具有物美价廉的优点，有较高的经济效益和社会效益。

6.粉煤灰制造加气混凝土

粉煤灰生产加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配以适量的水泥、石膏及铝粉等添加剂以制成一种轻质的混凝土，其粉煤灰用量可占70%左右。上海市1998年仅混凝土一项利用粉煤灰近54万吨，占总用灰量的15.6%。北京某厂利用高井电厂的干排粉煤灰为原料，年可生产加气混凝土制品200km3。主要用于屋面保温、内外墙体和阳台隔断。具有较好的社会和经济效益。

7.粉煤灰生产陶粒

利用粉煤灰为主要原料，加入一定量的胶结料和水，经成球、烧结而成的轻骨料为烧结粉煤灰陶粒。它是一种性能良好的人造轻骨料，其粉煤量用量可达80%左右。可以配制300号混凝土。天津市某厂利用天津一电厂的湿排粉煤为原料，年生产粉煤灰陶粒达9万米3。由于其有密度小、耐热度高、抗掺性好、耐冲击力强等优点，可替代天然渣石配制150~300号的混凝土，广泛地用于工业与民用建筑、制作各种混凝土构件，还可用于桥梁、窑炉和烟囱的砌筑。如南京长江大桥公路桥道板，使用粉煤灰陶粒配制250~300号的陶粒混凝土就降低了大桥的自重。

8.粉煤灰在砂浆中代替部分水泥、石灰或砂

砂浆在建筑工程中的用量很大，且对粉煤灰的质量不高，可改善混凝土的特性并节约水泥。此项技术可大量利用粉煤灰，每立方米混凝土可用粉煤灰50~100kg，节约水泥50~100kg。三峡工程中大量使用了优质粉煤灰，年用量已近30万t，并创造了世界年浇注量和最大浇注强度的世界纪录。这项技术的用灰比例在10%以上。

9.粉煤灰代替粘土作生产水泥原料由于粉煤灰的化学成分和粘土相似，可代替粘土生产水泥。其生产工艺和技术装备与生产普通硅酸盐水泥一样。沈阳市水泥厂利用沈阳热电厂的湿排粉煤灰作配料年生产火山灰硅酸盐水泥12万吨。10.粉煤灰作生产水泥的混合材

在用质量合格的粉煤灰做混合材磨制水泥时，可分别生产普遍硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥（掺入量不高于15%）、粉煤灰水泥（掺入量为20%~40%不等），低标号砌筑水泥掺入量为60%~70%。德州某建材厂利用德州电厂的干排粉煤灰可年产硅酸盐水泥15万多吨，先后生产出了325号和425号R型粉煤灰硅酸盐水泥。取得了年产利润70万元以上的经济效益和良好的环境效益。江苏盐城水泥厂利用盐城电厂的干排粉煤灰25%左右生产出425号粉煤灰硅酸盐水泥，也取得年盈利100多万元的经济效益以及良好社会效益。

七、粉煤灰综合利用的最新

研究成果（一）粉煤灰类型（二）粉煤灰活性激发方式（三）粉煤灰合理掺量（一）粉煤灰类型

各地电厂使用的煤质的不同，炉型的不同，温度的不同，收集方法不同所产生的粉煤灰类型也各不相同。有高钙粉煤灰、高硫粉煤灰、低钙粉煤灰、高碳灰等等，其内在化学成份含量也不相同。因此不能以一种粉煤灰的标准来概括各种类型的粉煤灰，也不能用一种利用粉煤灰技术来处理不同类型的粉煤灰，更不能以某种固定激发剂来激发不同类型的粉煤灰。

（二）粉煤灰活性激发方式目前国内普遍是利