燃煤电厂粉煤灰资源化利用的思考

陈志诚 王浙锋 傅 雄

1.浙江仁欣环科院有限责任公司；2.宁波市达济环境工程有限公司

1 前言

燃煤电厂固体废弃物主要产生于燃煤发电过程中，其中以粉煤灰为主，且产生量非常大。若露天堆放，粉煤灰在进入空气后，会使得环境空气质量受到影响，如果被吸入人体中，将会危害身体健康。若采用传统的填埋方式进行处理，随着时间的累积作用，将会占用大量的土地，同时还可能造成河道的堵塞，粉煤灰中的毒性物质通过浸出液也会对土壤和地下水造成污染。因此，必须对燃煤电厂固体废弃物进行妥善处置。本文主要通过对燃煤电厂固体废弃物（粉煤灰）综合利用的现状、技术发展趋势以及未来开发方向的思考，提出一些见解，供同人商榷。

2 粉煤灰综合利用现状及发展趋势

采用传统的填埋以及堆放的方式来处理燃煤电厂产生的粉煤灰，即不利于环境保护，更是对资源的极大浪费。随着社会的进步和科技的不断发展，粉煤灰已经在建筑材料制造、农业生产、工业生产、环境治理等领域有了广泛的应用，在造纸、橡胶生产、生物质燃料制造等方面也正进行着积极的探索。

2.1 粉煤灰综合利用的现状

2.1.1 在建筑材料领域的应用

在建筑材料领域，粉煤灰可以作为主要原料参与各类建筑材料的生产，特别是在水泥生产、混凝土制造、制砖等方面有着极为广泛的应用。

（1）水泥生产。因为粉煤灰的组成成分与黏土有一定的相似性，因而可以作为黏土的替代物，作为水泥生产的原料，而且将粉煤灰作为生产材料不会导致额外成本的增加，同时对于生产过程以及技术设备无明显更高的要求。一般的硅酸盐水泥化学稳定性不是很好，而加入粉煤灰后可以有效地改变这些化学平衡，提高水泥的耐腐蚀性、抗裂性。因为粉煤灰这种特殊性，因而能够作为水利工程的建设材料，可以明显起到防止建筑开裂、腐蚀的效果。此外，因为粉煤灰在燃烧过程中碳物质未充分燃烧，因而在水泥的生产过程中，能够作为剩余物质加以利用，具有节省能量的消耗，节约燃料的价值[1]。

（2）混凝土制造。在混凝土制造的应用中，将粉煤灰作为混凝土添加材料，可以强化性能，具有更高的抗腐蚀效果，能够防止建筑受到海水的破坏。在高层建筑物的基础设备以及水工结构中添加粉煤灰，能够有效防止粉煤灰和水发生作用而导致的水化热情况，降低温度的影响，防止由于混凝土表面过热而产生裂缝。

（3）制砖方面。将粉煤灰作为烧砖的材料，在建筑建设中应用，可以大量的节约资源，其使用的性能比较优良，质量更轻，环保性更高。粉煤灰制造的新型砖具有较多的品种类型，将粉煤灰、石灰等作为材料，通过水蒸气进行养护，生成的煤灰砌砖的性能比较好，且具有更高的耐久性。

（4）其他应用。在工程建设中添加粉煤灰作为填筑物质，因为其自身具有较小的质量，可以降低沉降的发生，相较于一般的材料，产生的压力值更低，在路基填充的过程中应用，能够确保路堤具有更高的稳定性，粉煤灰与砂砾以及碎石所构成的半刚性的板体结构在路面的承重中也有应用，在护坡以及护堤工程的开采建设过程中，通过粉煤灰进行填充，回填的土地能够后续作为耕地加以利用[2]。

2.1.2 在农业领域的应用

在农业领域，因为粉煤灰的属性较为松散，通过其在土壤中的添加，能够将土壤的密度降低，从而增加孔隙度，将土壤的温度维持在可控范围中，有效地实现土质的改善。粉煤灰添加到土壤中，能够使农作物具有良好的长势，促进作物生长改善，将土壤的松密度降低，避免发生表面的结壳的情况，同时土壤的温度以及保水的效果因为粉煤灰的添加都能够优化，维持酸碱度的良好状况，避免因为酸碱度的影响导致农作物的长势受到破坏。此外，各种矿物质的存在可以作为肥料促进作物生长，经过处理之后，农作物的产量可以明显提高。粉煤灰中所含有的氮元素可以提升农作物的抗病能力。同时在作物种植区覆盖粉煤灰还能够起到防寒抗冻的效果。

2.1.3 在工业生产领域的应用

粉煤灰中有诸多的矿物质，可以通过高温处理的方式将其中的各种氧化物质除去，能够获得不同类型的合金。因为粉煤灰的质量相对较轻，有较高的活性，可以通过特定的方式从中取出玻璃微珠，玻璃微珠可以应用在保温材料以及塑料中。此外由于粉煤灰中有各种稀有金属，从中提取稀有金属也是当前研究的重要内容之一，综合而言，从粉煤灰中提取相关的物质，其经济效益以及环保价值相对较高[3]。

2.1.4 在环境治理领域的应用

在环境治理方面，因为在治理废水的过程中需要大量的粉煤灰，将其作为中间的化合物质投入废水中，利用其表面疏松且表面积较大的特性，可以发挥良好的吸附作用，具有重要的化学方面的价值，通过活性基团的作用，可以与废水中的有害物质进行集中反应，最终生成大量的沉淀物质。根据试验结果显示，在进行铬废水的处理过程中，通过粉煤灰能够提升整体的处理效果，具有很好的净化效果，通过粉煤灰能够促进废水的循环利用，将其中的一些有害成分吸收后，改良水质，在进行生活污水的治理过程中，可以将其中的重金属离子吸附，这种方式具有良好的净化效果。粉煤灰还能够作为废气的吸附材料，在脱硫设备中进行应用，能够将其中的二氧化硫很好的吸附，因为粉煤灰中有能够吸附未完全燃烧的氮氧化合物的物质，在处理废弃有机物的过程中，具有重要的价值，因为能够生成碱性的水溶液，因而可以处理硫化物以及氮氧化合物[4]。

2.2 技术发展趋势

从技术发展趋势来看，因为粉煤灰当前在多领域均有所应用，由于操作工艺相对比较成熟，工艺流程比较简单，使用的范围也相对较大。但在进行高强混凝土制造的过程中，需要进一步发展优化工艺路线，在进行砌砖的制造以及建筑的过程中，需要不断进行相关工艺的改进完善，推动工业化进程。应用粉煤灰进行陶粒的制造能够生产一些具有较轻质量的墙体材料，陶粒墙板等材料的规格相对较轻，同时比较环保，在进行烧结的过程中，因为建厂投资成本相对较大，同时具有较高的能耗以及成本的投入，从而导致陶粒的实际使用受到了限制，但由于粉煤灰陶粒是一种原料的混合，经过后期的养护制作，其工艺形式比较简单，仍具有较高的应用前景。在保温砖的制作过程中，加入粉煤灰，在坯体吸热融化后发生了晶型的变异从而强化了其实际的使用性能，因此成品与优质的黏土砖之间有着相似的强度效果，其导热系数以及耐久性甚至比黏土砖更好。在造纸工艺中，通过融入粉煤灰以及氧化钙等成分作为辅助的材料，可以获得粉煤灰的纤维，将其与有机植物纤维进行混合，可以作为纸质材料，粉煤灰的纤维棉具有良好的隔热、保温的效果，同时将粉煤灰纤维作为玻璃纤维的替代物生产玻璃钢，还可以获得粉煤灰的泡沫玻璃，这种玻璃具有良好的隔热以及吸音的效果，其质量相对较轻，同时强度较高，能够防火耐腐蚀，同时无毒无污染，使用安全性相对较高。

粉煤灰同时能够作为补强的天然混合橡胶物质，具有良好的相容性，同时能够呈现更加均匀地分布，其压出的性能良好，且具有较高的充模性能，在进行橡胶产品的生产过程中，通过各种塑料制品与粉煤灰的综合作用，能够促进其性能的改善，为了强化酚醛树脂和粉煤灰微珠的相容性，通过粉煤灰作为微珠，经过后期处理后，与铝酸酯活化作用，可以使其力学性能得到增强，同时降低所需要的成本投入。粉煤灰在燃料的制作过程中也有着良好的应用效果，将生物燃料以及废弃塑料相结合，能够生成质量较高的燃料形式，在水中浸泡完成后再进行燃烧其综合性能较高，且燃烧的持续时间比较长，能够长时间的存放，且不会产生对于环境有严重污染的气体。将粉煤灰固化后所生成的泡沫有较高的含水量，其堵漏的效果比较好，具有较高的安全性以及强度，且不会产生环境污染等问题[5]。

3 粉煤灰开发方向及技术创新

3.1 开发方向

由当前的研究结果以及应用情况可知，将粉煤灰作为原材料进行新材料的开发具有较大的优势，首先能够弥补常规材料在应用过程中的诸多缺陷，同时也与我国当前对于新型能源的材料要求一致，根据当前的国际发展形势可知，很多的国家其内部装修的过程中，应用较多的材料类型为石膏材料，石膏材料是一种不可持续的资源形式，在具体使用的过程中，相较于其他国家而言还有很大的差距，在新材料的使用时，深度开发应用能够提供固体废弃物一个新的平台，当前燃煤电厂生产的固体废弃物脱硫石膏产出比例基本合理，将粉煤灰用作新的开发材料，具有良好的应用前景[6]。根据当前所公布的数据可以看出，国内的建筑领域开工的面积持续增多，大量的旧房进行更新维护，其市场潜力相对较大，作为产品最好的引导者，未来有着无限的发展空间。

3.2 实施主体

燃煤电厂是粉煤灰开发以及利用的主要单位，但是因为当前的开发以及应用的规模有限，与企业的实际效益以及效率方面都有很大的影响，其实际的研发以及应用的规模对企业的效益以及效率具有相关性影响，根据当前的燃煤电厂的发展现状可知，很多的企业着手进行粉煤灰的资源开发，但是因为自身的规模力量有限，与其他的企业之间存在一定的差距，如果想要深化研究，则需要进行各项资源的整合，综合考虑粉煤灰开发的基本属性以及研发等环节，达到产销一体的目的，企业应该发挥自身的实力来推动粉煤灰的综合利用，引进物力财力提升开发实力，更多地凝聚企业加入其中，提升整体研发的水平，确保企业的全面广泛参与，确保研发质量，形成一个稳定的产业系统，将粉煤灰的研发作为一个深度开发的产业领域[7]。

3.3 技术创新

研发创新是粉煤灰再利用的核心环节，其中关键的组成部分是技术支持，技术是粉煤灰开发过程中，具有重要价值的部分，通过不同技术形式的组合，借助于技术力量进行深度的价值发现，综合各种形式在资源的开发利用上获得更高的性价比，确保利用水平的最大化，避免成本投入的浪费。

4 结语

当前粉煤灰在建筑材料制造、农业生产、工业生产、环境治理上有着广泛的应用，在造纸、橡胶生产、生物质燃料制造等方面也进行着不懈的尝试，各种技术形式的综合，能够充分挖掘粉煤灰中的价值。在进行粉煤灰处理的过程中，为了实现对其综合再利用，需要通过一系列的技术手段变废为宝，因此需要不断加大科研投入，改进生产工艺，实现市局创新，从而建立更为高效的、先进的固体废弃物管理体系，使燃煤电厂粉煤灰的综合利用实现社会效率、环境效益和经济效益的完美统一。