淺探粉煤灰的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

摘要：綜述國(guó)內(nèi)外粉煤灰的綜合利用現(xiàn)狀，闡述我國(guó)的粉煤灰應(yīng)用的發(fā)展和存在的主要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：粉煤灰應(yīng)用研究現(xiàn)狀存在問(wèn)題

一、前言

隨著各行各業(yè)對(duì)粉煤灰的開發(fā)和利用，特別是近幾年全國(guó)高速公路的迅猛發(fā)展，粉煤灰的利用率越來(lái)越高，使粉煤灰“變廢為寶”。粉煤灰在各項(xiàng)工程中的利用，不但使工程造價(jià)大大降低，而且在節(jié)約土地、環(huán)境保護(hù)方面的意義將是非常深遠(yuǎn)的。但是，到目前為止我國(guó)粉煤灰形勢(shì)依然嚴(yán)峻，每年的粉煤灰治理費(fèi)耗資億元以上，繳納粉煤灰排污費(fèi)1000多萬(wàn)元。因此，需要分析研究粉煤灰的應(yīng)用現(xiàn)狀，找出目前存在的問(wèn)題，促進(jìn)粉煤灰的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。

二、粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀

粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤粉鍋爐排除的一種工業(yè)廢渣。早在1914年，美國(guó)Anon發(fā)表了《煤灰火山特性的研究》，首先發(fā)現(xiàn)粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。國(guó)外對(duì)粉煤灰的研究，可追溯到1920年后的電廠大型鍋爐改造，也就從此開始有人研究粉煤灰的綜合利用。而粉煤灰在混凝土中應(yīng)用比較系統(tǒng)的研究工作是由美國(guó)伯克利加州理工學(xué)院的維斯在1933年后進(jìn)行的，后來(lái)其應(yīng)用不斷擴(kuò)展到各個(gè)利用領(lǐng)域。但粉煤灰問(wèn)題真正引起人們重視是在二戰(zhàn)結(jié)束之后，尤其是冷戰(zhàn)時(shí)期爆發(fā)的石油危機(jī)之后，許多國(guó)家發(fā)電廠的燃料結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化，都加快轉(zhuǎn)向以煤炭為主要燃料的進(jìn)程。隨之而來(lái)的是大量灰渣的排放，這更一步促進(jìn)人們重視粉煤灰資源的綜合利用。于是在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家里，粉煤灰的綜合利用逐漸形成了一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。

目前，國(guó)內(nèi)外粉煤灰綜合利用途徑歸納起來(lái)主要有以下7種：

1．粉煤灰加氣混凝土。粉煤灰加氣混凝土是新型、輕質(zhì)保溫節(jié)能的墻體材料。主要原料為粉煤灰，占70％左右，其它為石灰、水泥、石膏、發(fā)氣劑等，將這些原料經(jīng)過(guò)加工配料、攪拌、澆注、發(fā)氣稠化、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序制成。可用作屋面保溫、維護(hù)墻、隔斷墻，亦可做最高樓層為五層的承重墻，特別適用于高層建筑填充墻、寒冷地區(qū)的外墻和地震區(qū)使用，可減輕墻重，增加使用面積[3-5]。

2．粉煤灰混凝土空心砌塊。近年來(lái)，粉煤灰混凝土空心砌塊發(fā)展較快，其主要原料為粉煤灰、集料、水泥等，原料經(jīng)計(jì)量配料、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工序制成。在普通混凝土砌塊和輕集料混凝土砌塊中，也可摻入粉煤灰，但作為摻合料加入。而在粉煤灰混凝土砌塊中，粉煤灰既是摻合料又是細(xì)集料，摻量較高[6-7]。

3．水泥粉煤灰膨脹珍珠巖混凝土保溫砌塊。其工藝流程基本上與粉煤灰混凝土空心砌塊相似。珍珠巖砌塊具有重量輕、保溫性能好，且有一定的強(qiáng)度等特點(diǎn)，影響密度與強(qiáng)度的因素有：珍珠巖的摻量，粉煤灰與水泥的比例以及工藝流程的控制。還可加入適量的外加劑，以提高砌塊強(qiáng)度。

4．粉煤灰混凝土路面磚。粉煤灰混凝土路面磚以水泥和粉煤灰為混合膠結(jié)料再配以粗骨料等，原料經(jīng)計(jì)量攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)制成，變更成型的模具可制成方磚、連鎖路面磚、仿古磚，綠化種草磚、路沿塊及其它形狀的路面磚等。成型采用分層面料，即粉煤灰混凝土料和彩色料，還可制成各種彩色的路面磚。粉煤灰混凝土路面磚不但具有普通混凝土路面磚的優(yōu)點(diǎn)和用途，而且重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小，長(zhǎng)期性能更好。用于車行道、人行道、園林道路、廣場(chǎng)、亭院、仿古建筑道路、停車場(chǎng)、護(hù)坡和綠化等[9-10]。

5．粉煤灰磚。以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和骨料，經(jīng)坯料制備，壓制成型，高壓或常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的粉煤灰磚。以粉煤灰為主，采用水泥為主要膠結(jié)料，經(jīng)坯料制備、壓制成型，常壓蒸注養(yǎng)護(hù)或自然養(yǎng)護(hù)而制成的粉煤灰磚。利用85％-90％的粉煤灰與部分添加劑為主要原料，經(jīng)攪拌半硬塑擠出或半干壓法成型磚坯，經(jīng)燃燒而成的無(wú)粘土燒結(jié)粉煤灰磚。這種磚打破了國(guó)內(nèi)外燒結(jié)磚中最多摻60%粉煤灰的界限[11-12]。

6．粉煤灰陶粒及混凝土制品。陶粒是一種人造輕集料。粉煤灰陶粒以粉煤灰為主要原料，經(jīng)加工成球，燒結(jié)或燒脹而成的稱為粉煤灰陶粒；經(jīng)常溫或蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的稱非燒結(jié)粉煤灰輕集料。粉煤灰陶?？捎糜诖笮屯鈮Π搴突炷疗鰤K等新型墻體材料[13-15]。

7．粉煤灰混凝土輕質(zhì)隔墻板。主要是在輕度墻板的基礎(chǔ)上，配料時(shí)加入部分粉煤灰生產(chǎn)輕度隔墻板，或用水泥粉煤灰泡沫混凝土生產(chǎn)輕度墻板[16-18]。

此外，粉煤灰還可用于合成肥料，用作廢水，廢氣的絮凝劑等用途。

三、國(guó)內(nèi)粉煤灰綜合利用狀況及存在的問(wèn)題

我國(guó)有豐富的煤炭資源，近些年電力工業(yè)的發(fā)展，也仍然以燃煤火力發(fā)電為主。2000年粉煤灰排放量達(dá)到億噸。對(duì)我們這個(gè)水資源缺乏，可耕地人均占有率很低的國(guó)家來(lái)說(shuō)，如何做好粉煤灰的利用和處置確實(shí)是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。

我國(guó)的粉煤灰利用工作歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)，從開始至今大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：初始階段，從50年代開始，以建材制品和混凝土利用為主的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和建立一批建材制品示范廠為其標(biāo)志。發(fā)展時(shí)期，從60年代后期開始，以生產(chǎn)建材制品為主，這一時(shí)期的標(biāo)志是建材的利用量占利用總量的80%，而建材利用又以蒸汽制品為主。調(diào)整時(shí)期，80年代開始，以粉煤灰大量增長(zhǎng)，利用途徑的多樣化和建材利用比例的相對(duì)降低為其標(biāo)志[19]。

盡管我國(guó)的粉煤灰絕對(duì)利用率并不低，而且隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與突破和強(qiáng)制性政策的出臺(tái)，粉煤灰利用途徑也日益增多；但是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)粉煤灰資源開發(fā)和綜合利用的“質(zhì)”還是與歐美的發(fā)達(dá)國(guó)家存在不小差距，所以我國(guó)的粉煤灰形勢(shì)依然嚴(yán)峻，任重而道遠(yuǎn)。存在的主要問(wèn)題如下[20-22]：

1．積存量驚人，堆存量仍在繼續(xù)增加。建國(guó)以來(lái)，歷年排放未加利用而堆存在灰場(chǎng)的粉煤灰總量已在25億噸以上。2004年發(fā)電用煤達(dá)到當(dāng)年煤炭產(chǎn)量的40%，2010年預(yù)測(cè)將達(dá)到54%，2020年將達(dá)到60%。在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，以煤發(fā)電的比例仍將維持在75%。雖經(jīng)粉煤灰利用量和利用率雖逐年提高，但自1995年以來(lái)利用率增長(zhǎng)趨緩。

2．可直接利用的干粉比例不大，能供應(yīng)優(yōu)質(zhì)粉煤灰的電廠更少。由于燃煤電廠煤種來(lái)源多，煤質(zhì)差異大，加上各電廠使用不同類型的磨煤機(jī)，煤粉往往較粗，燃燒不充分，直接使粉煤灰顆粒粗，含碳量高。70年代以前建設(shè)的燃煤電廠及后來(lái)所建的大量小電廠多采用低效干式除塵器或濕式除塵器，粉煤灰中最有用、性能最好的細(xì)顆粒被排入大氣，收集下來(lái)的粗顆粒不利于利用。同時(shí)電廠輸灰系統(tǒng)多采用高水灰比的稀相水沖灰，大量干灰變?yōu)闈窕一钚源蟠笙陆担绊懹行褂煤筒槐闶褂谩?0年代以來(lái)雖然在大機(jī)組中采用高效除灰器，但不少電廠輸灰系統(tǒng)仍采用水沖，甚至灰渣混排，優(yōu)質(zhì)粉煤灰也被沖入貯灰場(chǎng)，嚴(yán)重影響著粉煤灰的利用。3．利用率增長(zhǎng)不穩(wěn)定，部分行業(yè)利用能力沒有充分發(fā)揮。90年代初年以來(lái)筑路工程對(duì)粉煤灰利用做出重大貢獻(xiàn)，利用率從80年代初10%左右提高到1997年的42%，但是受到諸多因素制約，利用率增長(zhǎng)的趨勢(shì)逐漸趨緩。原因高速公路建造量雖大，但不是每個(gè)電廠

周圍都會(huì)修高速或高等級(jí)公路；運(yùn)距超過(guò)50千米，從經(jīng)濟(jì)上就不合算；就某一電場(chǎng)或某一地區(qū)而言，路修完用量會(huì)急速下降。

4．政策落實(shí)難，利用工作不盡人意。許多企業(yè)、基層干部及部分領(lǐng)導(dǎo)不知道有關(guān)粉煤灰綜合利用政策，不關(guān)心粉煤灰綜合利用政策的宣傳和貫徹，領(lǐng)導(dǎo)不力。企業(yè)申請(qǐng)免稅得不到支持，不給辦理或辦理手續(xù)較為麻煩，更有甚者予以抵制。不少企業(yè)見不到政策條文，甚至不知道粉煤灰綜合利用政策，以至不能充分利用政策爭(zhēng)取優(yōu)惠條件來(lái)發(fā)展粉煤灰產(chǎn)業(yè)。

5．研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)不足，新成果不多。六七十年代各級(jí)政府、各部門曾投入大量財(cái)力、物力、人力安排大量課題開展粉煤灰綜合利用的研究和開發(fā)，取得了很多成果，為后來(lái)大量、有效利用提供了有利的技術(shù)支撐。九十年中期以來(lái)在粉煤灰利用的研究發(fā)展方面政府的投入大大減少。這樣重大的有關(guān)國(guó)計(jì)民生的事業(yè)沒有得到有關(guān)科技領(lǐng)導(dǎo)部門的高度重視，所以這些年來(lái)新的利用成果、途徑、品種出現(xiàn)不多，影響今后利用水平的提高。因此，另辟利用途徑才能維持原有的利用水平，否則會(huì)導(dǎo)致新的堆存。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，粉煤灰科學(xué)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性、邊緣性科學(xué)技術(shù)。其技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，依賴于其它學(xué)科的最新進(jìn)展。若能合理利用，則既能夠用來(lái)化解粉煤灰所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，又能夠?qū)⑵渥鳛橐粋€(gè)新興的資源以發(fā)展多種實(shí)用性產(chǎn)品。

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