粉煤灰的综合利用及建议

张蓬朝 曹凯琪 陈子波

华北理工大学冶金与能源学院

燃煤厂排出的主要固体废物就是粉煤灰，粉煤灰主要在燃煤排放的灰气中收集。粉煤灰是由除尘器对煤矸石和煤泥资源进行处理，在煤炭发电厂综合利用而收集的细粉煤灰和底渣，是一种流动性好、松装密度小的粉状物料。目前，粉煤灰的产量每年约有5亿吨。

我国有大量的煤炭资源，每年有大量的煤炭开采和使用，1985年到1995年，我国火电厂粉煤灰排放总量平均每年增加560万吨，到2000年时我国粉煤灰排放量达到惊人的1.2亿吨[1]，按目前的排灰效率和利用技术水平，冲灰用水量和贮灰场地相比之前将要增加一倍，分别可以达到十多亿吨和40多万亩[2]。灰场的建设运行使用对周围环境的会造成较大的影响。影响主要体现在这几方面：对环境空气的影响、地表水及地下水的影响、生态环境的影响和安全环境影响。虽然现在我国有一些法律法规出台以及各种优惠政策的实施，但仍然有大量的粉煤灰未被利用，带来了严重的社会和环境问题。

一、粉煤灰的分类

粉煤灰由性质可以分为f类粉煤灰和C类粉煤灰，其中，具有火山灰性质的是F类粉煤灰。除了具有火山性能以外，同时显示某些胶凝性的是C类粉煤灰[3]。粉煤灰中氧化钙的含量小于10%，称为低钙粉煤灰，氧化钙量在百分之10到20%之间，叫中钙粉煤灰，氧化钙的量大于20%时，称为高钙粉煤灰[4]。

粉煤灰还可以分为煤粉炉粉煤灰、循环流化床粉煤灰。其中煤粉炉粉煤灰是温度高达1300℃煤燃烧生成的灰：循环流化床粉煤灰是煤在800-900℃燃烧的条件下产生的灰。

粉煤灰中的化学组成

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

灰级 一级灰 二级灰 三级灰数值 95% 95%-105% 105%-115%

二、粉煤灰颗粒的形成

粉煤灰首先变成多孔碳粒，而后粉煤灰由多孔碳粒转变为有多孔的玻璃体[5]，最后转化为玻璃珠。

三、粉煤灰的品质参数

细度、需水量比、烧失量。氧化硅，氧化铝及氧化铁含量、玻璃体、密度、安定性、含碱量。粉煤灰的烧失量与粉煤灰的强度引气剂剂量抗冻性都有直接的关系。粉煤灰中密度大的部分其多孔玻璃体含量相对较低，玻璃珠含量就高，因而其强度发展贡献程度较大[6]。

四、粉煤灰的性状

粉煤灰的性状主要包括，表现色泽、粒径和细度、比表面积、颗粒级配、密度、需水量比、火山灰活性、烧失量、含水率、金属化合物的含量、收缩性、均匀性。其中粉煤灰中的含水率不得超过1%，否则它会影响卸料和驻场等操作[7]

五、粉煤灰有三个基本效应

粉煤灰有三个效应其中第一效应为形态效应，粉煤灰第二效应是活性效应，第三基本效应为微集料效应[8]。三类效应是按照 混凝土凝结硬化的动态发展过程和各类社会效应的影响经济状况，以及为了便于学生运用粉煤灰基本信息效应的观点来经行区别分类的。

六、粉煤灰在农业中的应用

土壤的物理性质也可以由粉煤灰改善，参入不同含量的粉煤灰可以对农作物产生参差不齐的效果。可以提高土壤的渗透性，防止水土流失，有利于保温保湿，使土壤的水肥气热向协调平衡，为作物的生长创造良好的土壤环境[9]。粉煤灰中还含有各种植物生长所必需的微量元素，如石氧氢磷钾钙镁铁硼锰铜锌等，可以增强植物的抗倒伏性和耐旱性，提高种子的发芽率等，粉煤灰还可以提高土壤的PH值，而且时间表明在沙质土壤上施粉，煤灰增产效果不明显，在盐碱土地施肥后，增产效果特别明显。

七、粉煤灰的优化加工

目前我国对粉煤灰的综合利用局限于对铝元素的分离和提取，局限于铝制品中氧化铝的制作，应该采取全元素，无公害的利用途径，根据粉煤灰的化学与物理组成走不同的途径。主要精力不能只放在在粉煤灰中提取氧化铝[10]，还可以提取铁、硅等无污染元素化合物。粉煤灰资源的研究方向主要是对粉煤灰中金属元素化合物的提取，对富含硅、铝元素的部分进行精细化管理。也是我国企业发展循环经济和实现可持续发展的重要过程。通过对粉煤灰的综合利用使其体现出更高的价值，使其变废为宝。在粉煤灰研究领域要脚踏实地地做研究，出成果，不断探索粉煤灰综合利用的新途径对粉煤灰综合利用产业的发展具有重要意义。