试论粉煤灰的处理及综合利用

徐顺涛

山东义科节能科技股份有限公司，山东 东营 257400

1 粉煤灰的性质及来源

1.1 粉煤灰是什么

粉煤灰是煤在燃烧时排出的微粒，是在火力发电厂煤粉锅炉中排出的，是煤燃烧过程排出的废渣中最主要的固体废弃物。粉煤灰具有多孔结构、球形粒径，在松散状态下，粉煤灰的渗透性比黏性土强千百倍，而且，粉煤灰在荷载情况下具有一定的压缩性能，且压缩形变与黏性土相比小得多，粉煤灰的粒径在1 ～100um 之间，在显微镜下可观察到小颗粒的粉煤灰为表面光滑的球形颗粒，而较大颗粒的粉煤灰形状不规则[1]，构成粉煤灰的主要化学成分为硅、铝、铁的氧化物，剩余的主要是钙、镁、硫以及一些未燃烧充分的碳，钾、钠的含量最少，而且，粉煤灰是一种工业废弃物，它的物理性质随它的组成成分不断波动、变化。

1.2 粉煤灰的来源

粉煤灰主要是在火力发电和城市供暖过程中产生的，在煤不充分燃烧的情况下，残留下来的粉煤灰中还含有一些微量元素，而且粉煤灰排放量的多少跟燃煤中灰分直接相关。

1.3 粉煤灰的性质

粉煤灰是一种工业废渣，具有物理性质和化学性质。粉煤灰的物理性质包括它的密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些物理性质能够宏观反映化学成分及矿物的组成，再加上粉煤灰的组成波动幅度大，决定了粉煤灰的物理性质的差异很大。粉煤灰本身的化学性质可忽略，但当粉煤灰与其他化学物质融合时，便会产生强大的反应，比如，当粉煤灰以粉末状及水存在时，在常温或水热处理条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。

2 粉煤灰产生的危害

2.1 占用土地资源

电厂或城市集中供暖会产生大量的粉煤灰，工厂一般会露天堆放粉煤灰，粉煤灰体积质量轻，不能挤压，而电厂或城市供暖产生的粉煤灰量很大，存放会占用大量的土地资源，从而降低土地资源的利用率，如果后期粉煤灰处置不当，还会造成很大的经济损失。

2.2 污染周边环境

粉煤灰堆放在露天环境中，因其自身体积质量轻，容易被风吹走，对周边环境造成污染，粉煤灰就像春天里到处飘扬的柳絮，无处不在，甚至粉煤灰比柳絮流动性更强，更易造成大气污染。粉煤灰因为是小分子污染物，还会像尘土一样，影响周边城市的市容市貌，而且，粉煤灰不易清理，物体表面粘上粉煤灰之后，很容易就会固定，很难被冲洗干净。如果只是自己家中煤燃烧产生的粉煤灰，还比较容易处理，但供暖或电厂产生的粉煤灰太多，只能集中处理，如何无污染地处理掉大量的粉煤灰，对电厂和城市来说，是一大难题，也是一个大的挑战。

2.3 污染地下水资源

粉煤灰长时间的大量堆放，必须采取一些措施，降低粉煤灰的流动性，减少粉煤灰对城市及周边环境的污染。电厂和城市最常使用的一种降低粉煤灰流动性的方法便是，在粉煤灰上洒水，增加粉煤灰的体积、重量，但粉煤灰一旦与水相融，便会和水一起渗入到地下，含有粉煤灰的水具有污染性，一旦渗入到地下，便会对地下水造成污染，人们利用地下水灌溉、喂养动物等，便会对农田、动植物造成危害，人食用这些受到污染的肉类和蔬菜，会危害到人类的身体健康。地下水污染后，会产生一系列的连锁反应，这种污染治理具有非常大的难度，而且很难把控，最终所有的污染都会危害到人类自身。

2.4 危害动物和人类的身体健康

长期接触粉煤灰，会严重危害人们的身体健康，粉煤灰颗粒小，体积轻，很容易通过鼻腔、口等器官吸入肺中，危害人体的呼吸系统。由于粉煤灰流动性极强，如果随意堆放，还会影响市容市貌。而且，通过抑制粉煤灰流动性采取的措施，最终也会危害到人类的身体健康。粉煤灰的随意堆放，扩大了粉煤灰的活动范围，可能飘落到河流、湖泊甚至家中的水容器中，动物或人类饮用含有粉煤灰的水后，会对人体和动物造成危害，而人类居于食物链的最顶端，毒素通过一层层累积，对人体的危害将会是最大的。

3 处理利用粉煤灰的必要性

3.1 适应国家科学、绿色等发展理念

粉煤灰虽然具有很多的危害，但也具有很多的优点，有很大的利用价值。而且对粉煤灰的处理及利用，与国家科学发展、绿色发展的观念相符，并且始终遵循着“治废不产废、治污不产污”的科学发展理念。

3.2 兼顾经济效益和生态效益

国家在发展的过程中，始终秉承着“既要金山银山，也要绿水青山”的理念，在治理粉煤灰的同时，也会兼顾环境效益，不能一味地追求经济效益。粉煤灰给人们带来危害的同时，也给我们带来了机遇，国家鼓励企业创新，通过技术创新处理粉煤灰，既有利于促进企业发展，也有利于解决因粉煤灰造成的环境问题，从而促进国家和企业、个人携手保护我们人类赖以生存的家园。

3.3 弥补其他材料的不足

粉煤灰虽然自身不具有利用的价值，但与其他材料混合在一起，会产生巨大的效益，比如：水泥中掺杂粉煤灰作填充，改善其性能；在化学工业方面，可以利用粉煤灰改变一些化学材料的性能，等等，粉煤灰在各个领域都有被利用的价值。

3.4 粉煤灰存在很多有价元素

粉煤灰只应用于建筑材料领域，所创造的经济价值不高。粉煤灰中包含钙、铁、锌等多种有价元素，只把粉煤灰应用在建材领域，发挥不出粉煤灰中有价元素的作用，这对化学领域来说，是一种资源浪费。为提高粉煤灰的利用效率，必须从多个领域增加对粉煤灰的有效利用，让粉煤灰能够发挥最大的利用价值，获取更多的经济效益。

4 粉煤灰在各领域的处理方式

4.1 在农业领域

4.1.1 改善土壤

土壤中撒入粉煤灰后，可以增加土地中微量元素的含量，提高土壤肥力，有利于提高农作物产量；因为粉煤灰的渗透性比黏性土强，在黏性土中加入粉煤灰，可以改良黏性土性质，提高黏性土的土壤肥力，增加土地效益。我国国土面积960 万平方千米，但能够用来种植的土地比较少，中国人口数量多，每年的粮食需求大，而我国能够使用的土地少，容易造成粮食供应不足，这就需要我们提高技术，改善目前能够使用的土壤，提高土壤肥力，而用粉煤灰来改善土壤肥力既便捷又省时省力，还能消耗掉粉煤灰。

4.1.2 生产肥料

燃烧后产生的粉煤灰中还含有一些微量元素，虽然这些微量元素不足以单独作为肥料使用，只能作为辅料加入肥料中，但它能够减少土地黏性，因此可以用于复合肥的生产；而且，粉煤灰可以充当生物菌剂的辅料，吸附降解细菌。

4.1.3 吸附废水的污染物

粉煤灰中含有二氧化硫、三氧化二铝和氧化钙等成分，这些成分能够制成混凝剂和多孔结构的物质，从而帮助处理污水；而且粉煤灰中还含有具有吸附功效的硅胶、沸石等物质，从而增强粉煤灰的吸附能力[2]。粉煤灰的吸附和处理污水能力，能够帮助处理日常生活中的污水和一些工业废水[3]。大大降低了处理污水的费用，在节省财力的同时，又有利于保护环境。

4.2 在工业领域

4.2.1 混合其他材料，制成新型材料

从粉煤灰中分选漂珠、微珠等有用物质，这些物质可以作为保温材料和耐火材料，通过从废弃的粉煤灰中提取这些有用物质，真正实现了变废为宝，同时，新型材料的制成，需要更加高端的技术，这样一来，又会促使进行技术创新，从而促进企业的转型升级。新型保温材料和耐火材料的使用，会更好地保护环境不被破坏、污染，也会给企业带来更大的经济效益。

4.2.2 利用自身性能，作为修路材料

粉煤灰本身密度小，与水泥、混凝土混合，可以作为原料替代黏土，降低混凝土的渗透性。在填充路段时，加入粉煤灰，会增强道路的坚固性，延长路段的使用寿命。而且，粉煤灰与混凝土混合时，因粉煤灰的“火山灰”反应慢，可以降低混凝土内部水化产生的热量，提高安全度[4]。有了粉煤灰的加入，大大减少了水泥的总量，从而降低了生产成本。

4.2.3 用于建材生产

粉煤灰主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、K2O、Na2O 等，按比例加入部分辅料进行研磨加工，可以满足建筑陶瓷的生产，以下是山东一电厂的粉煤灰成分，在生产陶瓷地砖中加入量达60%～70%，目前已在山东淄博某陶瓷地砖中正常生产使用。粉煤灰还可以用于陶粒的生产，最高加入量可达90%。

名称SiO2Al2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OFe2O3粉煤灰 41.7 16.57 1.142.810.300.691.404.44

5 综合利用粉煤灰过程中存在的弊端

5.1 粉煤灰的利用率低

目前为止，我国对粉煤灰的使用率还很低。根据相关数据，我国对粉煤灰的利用率最高达到30%，而国外对粉煤灰的利用能够达到70%。这就说明，我国对粉煤灰的综合利用还处于初级探索阶段。

5.2 企业技术水平低

处理粉煤灰对技术要求高，很多企业的技术水平达不到标准，如果在技术不达标的情况下处理粉煤灰，不仅达不到预期的效果，满足不了企业对粉煤灰的使用需求，而且还会对环境造成更大的污染。

5.3 国家政策的支持力度小

国家对综合利用粉煤灰的相关政策少，企业开展利用处理粉煤灰相关技术，所需要的资金多，而国家给予这些企业的资金扶持少。而且，一些部门企业不了解这方面的国家扶持政策，或是不关心粉煤灰综合利用政策的宣传和贯彻，从而误导企业没有相关政策的扶持，打击企业开展研究的积极性，造成巨大的损失。

5.4 利用领域少

目前，对粉煤灰的综合利用只局限于建材领域和化工领域，虽然农业方面有一定的使用，但并不是大范围的使用，农民的接受能力差，在其他领域，根本没有粉煤灰的使用之地，而且，在化工和环保领域的利用，仅停留在起步阶段，投入的资金多，所需的技术水平高，发展非常困难。

6 结语

我国对粉煤灰的综合利用虽取得一些成效，但跟国外相比，技术还不成熟，冬天，我国北方地区主要通过燃煤取暖，产生的粉煤灰多，但居民取暖分散，这就造成了粉煤灰的产生范围广，集中处理困难大，而且，煤燃烧产生的烟气会对空气产生污染[5]。火电厂和城市集中供暖产生的粉煤灰的利用效率低，对技术要求高，一旦处理不当，便会对环境造成二次污染，所以，这就对相关企业提出了更高的要求，相信在未来，我国会加大对粉煤灰利用研究的扶持力度，提供更加高端的技术，帮助处理粉煤灰，提高粉煤灰的利用率，而且粉煤灰的未来发展前景很广阔。